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本论文主要研究了钙钛矿结构锰氧化物及类钙钛矿结构锰氧化物的晶体结构,电输运性质,磁性质等,及其磁场、压力对其晶体结构,电输运性质性的影响。主要结果为:
在常压下和1GPa压力下,分别测量了钙钛矿结构的CMR材料Eu0.58Sr0.42MnO3在不同磁场下的电输运性质。比较压力和磁场下Eu0.58Sr0.42MnO3电输运性质发生的金属-绝缘体转变,发现压力和磁场都有利于Eu0.58Sr0.42MnO3铁磁态,抑制反铁磁态。区别在于磁场使全部的反铁磁态转变为铁磁态,而压力使部分的反铁磁态转变为铁磁态,导致相分离现象的出现。从常压下和1GPa压力下的T—H相图中可以得到1GPa压力对居里温度Tc的影响相当于3T磁场的作用,而1GPa压力对奈尔温度TN的影响相当于0.85T磁场的作用。
利用固相烧结方法合成了具有类钙钛矿结构的单相CaCuMn6O12。通过透射电子显微镜的观察发现在氧气中合成的样品为颗粒状,而在空气中合成的样品中有30%左右为棒状单晶。CaCuMn6O10的场冷和零场冷的磁测量及电输运性质的测量表明,其在高温区为顺磁态,电输运机制符合热激活近邻跃迁模型;而在低温区为团簇玻璃态,电输运机制符合Efros-Shklovskii变程跃迁模型。压力下的电输运性质实验表明在11kbar CaCuMn6O12发生了电子结构相变。高压下的同步辐射X射线能量散射实验表明CaCuMn6O12在31GPa压力内没有晶体结构相变发生,通过对实验数据的拟合得到CaCuMn6O12的体弹模量的一阶导数B0=4时,体弹模量B0=230(2)GPa。
利用高分子凝胶方法合成前驱体,然后用固相烧结方法首次合成了PrCuMn6O12样品。利用Rietveld方法对变温X射线衍射实验数据的精修表明PrCuMn6O12的室温相为立方电荷无序相,空间群为Im-3,晶胞参数为a=7.39072(6)A;低温相为菱方电荷有序相,空间群为R-3,晶胞参数为a=10.46659(27)A,c=6.35948(23)A。由电输运测量和磁测量曲线中对应的拐点确定了相交温度为267K。利用晶体场中轨道角动量冻结理论很好地解释了立方相、菱方相的顺磁磁化率和理论计算结果之间的微小差别。磁场下的电输运性质表明PrCuMn6O12没有很大的磁致电阻。压力下的电输运性质表明,在压力下PrCuMn6O12的相变温度向高温移动,同时立方相随压力的增加逐渐向菱方相转变,最终在15kbar下立方相消失。与磁场相比,PrCuMn6O12的电输运性质对压力更加敏感,在压力下样品的电阻明显增加,具有正的压阻效应,在20kbar的压力下,272K时PR达到最大值242%。
利用聚焦离子束在样品表面生长电极,本文测量并研究了二维CdSxSe1-x纳米带和一维(BEDT-TTF)(TCNQ)纳米棒在不同压力和磁场条件下的电输运性质。CdSxSe1-x纳米带的电阻随温度变化曲线在150K出现极小值,表现出与体材料不同的电输运性质,笔者利用近藤效应的公式对实验结果进行了拟合并得到了符合得非常好的结果,还给出了电阻在低温随磁场和温度变化的经验公式。压力下的电输运性质表明CdSxSe1-x纳米带对压力十分敏感,在25kbar压力下PR值最大可超过1000%。(BEDT-TTF)(TCNQ)纳米棒呈现半导体输运特性,电输运性质不受磁场的影响,在室温附近压力导致电阻下降,在15kbar压力下,290K时PR值为-36%。