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本论文以择优空穴掺杂的钙钛矿结构稀土氧化物La2/3Ca1/3MnO3为基体,将选定的氧化物与其掺杂,研究这些掺杂样品的零场和加场的电磁输运行为。
论文第一章首先简单综述了氧化物巨磁电阻效应的历史发展过程及研究进展,选择锰氧化合物体系为主要研究对象,对氧化物巨磁电阻材料的物性研究和相关的物理效应做了详细讨论,介绍了锰氧化物中的一个重要的理论:双交换作用。然后,对具有CMR效应的钙钛矿结构锰氧化物的晶体结构,电子结构及电磁结构相图进行了概述,并且还介绍了磁电阻效应的应用及最新研究动态,最后简要阐述了本论文的研究目的和实验的结论。
然后在第二章中,文章简单介绍了有关固相反应法和溶胶-凝胶法(Sol-Gel)的制备工艺,以及电极的制作与测量,最后介绍了我们进行实验的工艺设计。
在第三章中,考虑到Bi3+与La3+的离子半径几乎相同,Bi3+取代La2/3Ca1/3MnO基体中的La3+3不会引起A位平均离子半径的变化,不会改变晶格常数不至于引起晶格畸变,这样就有利于研究离子自身对基体内部结构的影响,以及了解锰基钙钛矿氧化物的双交换作用,因此设计实验对基体La2/3Ca1/3MnO的A位进行Bi掺杂。文章给出了La3(1-x)2/3Bi2x/3Ca1/3MnO3掺杂样品的零场及磁场下电输运曲线,以及磁电阻MR曲线。然后对这些实验结果做了理论分析,得出:掺杂样品所表现出的复杂的电输运特性,是由于两个原因:1.Bi3+外层6s轨道的孤对电子具有耦合O2-外层的电子的能力,在Bi3+的周围形成一个团聚,一方面使得Mn-O键电子数量减小,降低双交换作用进行的几率,这样双交换作用将会减弱,使得绝缘体-金属转变温度Tp有降低的趋势;另一方面电子在Bi3+周围团聚阻碍电输运的进行。2.Bi的氧化物对样品材料的助熔作用。
接着在第四章中,同样考虑到不引起晶格常数变化的情况下,设计实验对La2/3Ca1/3MnO基体进行B位Fe掺杂,通过实验得到:La32/3Ca1/3MnO3基体掺入Fe后,绝缘体-金属转变温度Tp降低,零场及磁场下电阻率增大,这些都是由于Fe3+取代了Mn3+-O2--Mn4+中的Mn3+,一方面阻碍了双交换作用的进行,使得Mn3+/Mn4+偏离2:1,另一方面Fe自身有反铁磁性,同时最外层电子决定不可以提供载流子,所以产生文中的实验结果。
第五章关于Fe掺杂La(1-x)2/3Bi2x/3Ca1/3MnO3体系的实验数据以及实验分析,保证A位B位平均离子半径不变的前提下,研究了掺杂离子外层电子结构对La2/3Ca1/3MnO3基体所造成的影响,一方面有助于研究离子外层的电子分布,另一方面达到对锰基钙钛矿氧化物微观结构探索的目的。最后是全文的总结。