【摘 要】
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具有ABO3结构的钙钛矿锰氧化物RE1-xTxMnO3 （ RE为稀土元素,T为碱土元素）由于其庞大的磁电阻效应和广阔的应用前景,成为十几年来的一个研究热点。应用Zener提出的双交换机制可定性地解释这类化合物的电磁特性。在本论文中,我们用溶胶-凝胶法制备了名义成分为La1-xMnO3的自掺杂系列样品和名义成分为La0.60Sr0.40-xCuxMnO3的系列材料,结合实验研究和理论计算,对于其相
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具有ABO3结构的钙钛矿锰氧化物RE1-xTxMnO3 （ RE为稀土元素,T为碱土元素）由于其庞大的磁电阻效应和广阔的应用前景,成为十几年来的一个研究热点。应用Zener提出的双交换机制可定性地解释这类化合物的电磁特性。在本论文中,我们用溶胶-凝胶法制备了名义成分为La1-xMnO3的自掺杂系列样品和名义成分为La0.60Sr0.40-xCuxMnO3的系列材料,结合实验研究和理论计算,对于其相结构给出了满意的解释;并制备了La0.6Sr0.25Na0.15MnO3/La0.6 Sr0.35Na0.05MnO3异质结构材料,研究了其磁电阻性质:1、La1-xMnO3-1.5x单相自掺杂钙钛矿材料研究。用溶胶-凝胶法制备了名义成分为La1-xMnO3自掺杂系列样品,用于XRD测量和磁学研究的样品粉末最终的热处理温度为800°C。使用X’pert Pro型X射线衍射仪测量了该系列样品的衍射谱,发现所制备自掺杂样品为单相钙钛矿结构。假设在样品中不存在空位,A位阳离子的不足,由Mn2+离子来弥补,所有样品都形成正分的ABO3结构,计算出了A、B和O位各种离子的比例,并直接用于XRD谱的Rietveld拟合,代表精修效果的误差参数Rp、Rwp、s都处于理想值范围内。我们用M7310型振动样品磁强计测量了样品的磁学性质,发现样品居里温度随Mn4+离子含量的变化与典型的钙钛矿材料La1-xCaxMnO3相似。从而得出结论:这种名义成分为La1-xMnO3的自掺杂系列样品中基本不存在空位,而是由二价Mn2+离子进入到A位,形成标准的ABO3的结构,其A、B和O位的离子数目比近似为标准的1 : 1 : 3。从而为我们此前提出的假设提供了新的实验依据。2、La0.6Sr0.4-xCux-yMn1-yO3-3y/（Cu1.5Mn1.5O4）2y/3复合材料研究。用溶胶-凝胶法制备了名义成分为La0.6Sr0.4-xCuxMnO3的系列样品,用于XRD测量和磁学研究的样品粉末最终的热处理温度为800°C。使用X’pert Pro型X射线衍射仪测量了该系列样品的衍射谱,发现这种材料由钙钛矿相和Cu1.5Mn1.5O4相组成。假设其钙钛矿相中基本不存在空位,样品中钙钛矿相的A、B和O位的离子的比例为1:1:3。从而计算出了钙钛矿相中各种离子的含量,并直接用于XRD谱的Rietveld拟合,代表精修效果的误差参数Rp、Rwp、s都处于理想值范围内。从而认为这种材料是复合材料La0.6Sr0.4-xCux-yMn1-yO3-3y/（Cu1.5 Mn1.5 O4）2y/3。这种复合材料的居里温度随Mn4+离子含量Rn的变化关系类似于Sr掺杂样品La1-xSrxMnO3的居里温度随Mn4+含量的变化规律,这种变化可用双交换作用给出解释。但是,本系列样品的居里温度随Mn4+含量的降低幅度远大于La1-xSrxMnO3,其原因可能与在A位Cu2+替代了Sr2+离子,A位离子平均半径迅速减小有关。3、La0.6Sr0.25Na0.15MnO3/La0.6Sr0.35Na0.05MnO3异质结构材料的磁电阻效应研究。采用溶胶-凝胶法制备了La0.6Sr0.05Na0.35MnO3和La0.6Sr0.15Na0.25MnO3两种掺杂锰氧化物粉体,在754MPa的压强下压成片状,经1400℃烧结12小时,适当调整两块片体的线度,以使其电阻接近相等,然后焊接成异质结构材料。正如我们所预期,发现这种异质结构样品的磁电阻出现两个峰值,并且两最大值之间温度区域内的磁电阻有明显增大。如果我们选取一系列磁电阻峰值在不同温度的材料,制成异质结构多层膜,适当调整各层膜厚的比例,可以使多层膜的磁电阻在一个较宽的温度区间内保持基本稳定,并且有较好的磁场灵敏度,从而成为较好的磁电阻磁场传感器。
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