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利用高压合成和在位结构与物性测量,本论文开展了过渡金属二元氮化物以及ABO3型碱土金属Ru&Ir三元氧化物的研究。主要研究内容包括:
一、利用金刚石对顶砧(DAC)高压技术与同步辐射X射线衍射技术相结合的方法,研究了几种过渡金属二元氮化物在高压下结构性质的演化。TiN在7-11GPa的压力范围内发生了“等结构相变”;Cu3N在5GPa时发生相变,形成了类似Cu4N的结构,到12GPa时相变结束,结构相变导致Cu3N从半导体转变为金属;Zn3N2的结构比较稳定,零压体积模量为228GPa。
二、利用固态反应烧结和高温高压方法,合成了6H相和立方钙钛矿结构的BaRuO3。6H相是顺磁性金属,立方相是铁磁性金属,属于弱的巡游铁磁体,Curie温度瓦约为65K。高压原位X射线衍射实验表明9R、4H和6H相在30GPa的实验压力范围内均没有晶体结构相变发生。高压原位低温电学性质测试表明9R相的金属-绝缘体转变温度TMI和立方相的Te均随压力的增加而减小。
三、利用固态反应烧结和高温高压方法,合成了“6H”-BaIrO3以及正交钙钛矿结构的SrIrO3。“6H”-BaIrO3是顺磁性金属,SrIrO3是顺磁的,在约45K时从金属转变为半导体(绝缘体)。SrIrO3在低温下具有正的磁致电阻效应,最大的磁致电阻可达到12%(外场为7T)。高压原位低温电学性质测试表明在压力作用下,具有弱铁磁性的“9R”-BaIrO3的电阻率逐渐增大,而Curie温度Te逐渐减小。
四、利用固态反应烧结和高温高压方法,合成了BaRu1-xMnxO3、BaIr1-xMnxO3和BaRu1-xIrxO3固溶系列材料。Mn的掺入使6H-BaRuO3从金属逐渐转变为半导体,从顺磁性逐渐转变为弱铁磁性和低温下的自旋玻璃磁性,而使BaIrO3在低温时具有自旋玻璃磁性。Ir和Ru离子在BaRu1-xIrxO3中的无序分布导致了未掺杂的6H-BaRuO3和“6H”-BaIrO3的导电性质变差。