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本论文主要以活塞圆筒式高压装置(最高压力达2.5GPa)为测试手段,对钙钛矿型锰氧化物Pr0.5Sr0.5MnO3薄膜不同衬底和厚度的系列样品以及钙钛矿型金属锰化物Mn3Zn1-xGexN(x=0,0.1)材料在压力下的电输运性质进行了系统的研究,同时对Mn3ZnN样品进行了常压下的磁性质研究。主要内容如下:
一.对沿衬底SrTiO3-(100)、(011)方向和LaAlO3-(100)、(011)方向外延生长的Pr0.5Sr0.5MnO3薄膜进行了压力下的R-T测量。研究发现,对于沿不同衬底方向生长的薄膜样品,其在压力下的性质相差极大。总结沿各个衬底方向外延生长的薄膜样品的电输运性质在压力下的变化规律得到:在Pr0.5Sr0.5MnO3/SrTiO3-(100)薄膜样品中,在一定膜厚范围内,初始压力有利于铁磁金属态的存在,1.2GPa以后又对其起抑制作用,当膜厚超过一定值时,压力在起始时就抑制铁磁金属态,到一定压力值后铁磁金属态完全被抑制；对膜厚为200nm的Pr0.5Sr0.5MnO3/SrTiO3-(011)薄膜的测量发现,其TN在压力下的行为与块材的类似,即随压力增加近似呈线性上升；在Pr0.5Sr0.5MnO3/LaAlO3-(100)薄膜样品中,Tc随压力增加先上升后下降,TN在压力下则比较稳定。膜厚为200nm的Pr0.5Sr0.5MnO3/LaAlO3-(011)薄膜常压下不存在反铁磁态,压力在1GPa范围内有利于铁磁相的存在。上述各类薄膜样品的Tc和TN随压力的变化规律可以从薄膜各晶格参数在压力作用下收缩率不同的角度给出定性的解释。
二.对钙钛矿型锰化物Mn3Zn1-xGexN(x=0,0.1)块材样品进行了压力下的电、磁性质研究,结果表明:在常压下,温度降低到171K时Mn3ZnN会发生由顺磁到反铁磁的一级相变,并且伴随有晶格的负热膨胀效应产生。在升温过程中,由于样品内有微裂纹产生,电阻在磁转变温度TN附近有剧烈的上升。在压力下,微裂纹被抑制。TN在起始压力时出现剧烈下降,之后随压力的增加近似呈线性下降,下降速率大约为-1.9K/GPa。高压下Mn3Zn0.9Ge0.1N的行为与Mn3ZnN比较相似,不同的是,前者在常压下的TN高达245K,并且在压力下TN的下降速率要大的多,约为-59K/GPa。TN在压力下的行为可以用经验公式和紧束缚近似理论模型给出定性的解释。