Ce掺杂钙钛矿氧化物Gd2 NiMnO6的磁性与磁热效应

采用传统高温固相反应法制备了钙钛矿氧化物Gd_((2-x))Ce_xNiMnO_6(x=0,0.1)多晶样品。两样品均呈现良好的单相性;TT_G样品为纯顺磁态,T_CTT_G为顺磁-铁磁共存态,在此温区两样品出现类Griffiths相,在较低温区(TT_N)铁磁-反铁磁相互竞争,出现自旋团簇玻璃行为;两样品在外加磁场为7 T时出现最大磁熵变值ΔS_M,分别为-4.248,-3.850 J/(kg·K);计算可得它们的磁制冷效率(RCP)分别为301.60,265.60 J/kg,Gd_2NiMnO_6比Gd_(1.9)Ce_(0.1)NiMnO_6更具备作为高温区磁制冷材料的潜能;通过对Arrott曲线、重标定曲线以及Loop曲线的分析可知两样品的铁磁-顺磁转变均为二级相变。     

稀土正铁氧体Sm_(0.8)Tb_(0.2)FeO_3单晶的生长及性能（英文）

利用光学浮区法生长Sm_(0.8)Tb_(0.2)FeO_3单晶,采用劳尔背衍射仪对样品质量进行检测并定向。测试了c-切Sm_(0.8)Tb_(0.2)FeO_3单晶在零场冷却模式的磁温曲线,发现其自旋重取向温度范围为360~400 K。总结以前的工作发现Sm1-xTbxFe O_3系列材料的自旋重取向温度随着稀土铽(Tb)含量的增加而线性减小,这表明Sm_(1-x)Tb_xFe O_3系列材料中Fe~(3+)-Re~(3+)之间的超交换作用发生变化。热膨胀测试结果发现Sm_(0.8)Tb_(0.2)FeO_3存在三个温度转变区域:~250 K、350~480 K和~700 K。250 K发生的不正常相变是由于铁离子弱铁磁矩诱导的稀土离子磁矩方向的改变造成的,350~480 K是由于在这一温度范围发生铁离子自旋重取向,而~700 K发生的相变是由于铁离子自旋由反铁磁有序到顺磁无序的磁转变。     

多铁材料SmFe1-xCrxO3陶瓷的介电特性及磁相变的研究

采用溶胶-凝胶法制备SmFe_(1-x)Cr_xO_3(x=0～0.3)样品,研究Cr~(3+)掺杂对SmFeO_3的晶体结构、介电特性及磁相变温度的影响。研究表明,所有样品的主衍射峰与SmFeO_3标准图谱相吻合且具有良好的晶体结构,Cr~(3+)掺杂使其晶胞体积收缩,导致主衍射峰向衍射角(θ)较大的方向移动。SmFeO_3的介电常数(ε_r)随着掺杂量(x)的增加逐渐减小,介电损耗(tanδ)随着Cr~(3+)的增加而增大,介电常数(ε_r)随频率(f)和掺杂量(x)的增加而逐渐减小的原因是由IBLC微观机制和偶极子取向极化机制两者共同作用的结果,其介电损耗主要是电导电流产生的损耗起主导作用,并发现SmFe_(1-x)Cr_xO_3的介电损耗峰随掺杂量的增加向高频方向迁移。SmFeO_3的蜂腰状M-H随着Cr~(3+)的掺杂而消失且磁性也有所减弱,其自旋重组相变温度(T_(SR))和反铁磁相变温度(T_N)随着Cr~(3+)的增加由原来的462,687 K降低到428和536 K。这主要是Cr~(3+)掺杂使SmFeO_3晶格发生畸变,形成Fe~(3+)-O~(2-)-Cr~(3+)磁交换作用,破坏了原有Fe~(3+)-O~(2-)-Fe~(3+)反铁磁有序排列,降低了其G型反铁磁结构的稳定性,在宏观上表现为其铁磁性的减弱和磁相变温度T_(SR)和T_N的降低,进一步探讨了Cr~(3+)掺杂对SFO的介电性及铁磁性影响的微观机理,使其在自旋电子器件、磁制冷领域及磁性开关器件等方面的应用成为可能。     

Fe掺杂多晶样品DyMn1-xFexO3的磁热效应和电性

采用传统的固相反应法制备DyMn_(1-x)Fe_xO_3多晶样品,通过测量了样品的磁化强度与温度的变化关系曲线(M-T)、磁化强度与温度的变化关系曲线(M-H)和电阻率与温度的变化曲线(ρ-T),对各组分下样品的磁性和电性进行了研究。研究结果表明,在低温区x=0和x=0.025样品表现为反铁磁态,而x=0.075样品在低温区ZFC曲线与FC曲线出现分叉,表现为铁磁反铁磁共存。分别在57,137和157 K以下观察到类Griffiths相,T_G温度以上样品都表现为顺磁特性。在外加磁场为7 T时磁熵变达到最大值,最大值分别为10,12,9 J/(kg·K)。最大制冷能力为320 J/kg(x=0.025)。综合磁熵变最大值及制冷能力数值来看,该材料可以作为磁制冷候选材料。通过对ρ-T曲线及ρ-T曲线的拟合曲线研究发现,系列样品均为半导体且加磁场后的电阻率高于零场下的电阻率,说明在低温处磁场有不利于电传导。系列样品在高温部分的导电方式均遵循小极化子的导电方式。     

Zn_(1-x)Mn_xS稀磁半导体的合成与光学性能

通过水热法制备不同掺杂浓度的Zn_(1-x)Mn_xS(x=0.00,0.02,0.05,0.07)稀磁半导体材料,研究Mn~(2+)掺杂浓度对ZnS纳米棒微观结构和光学性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线能量色散分析谱仪(XEDS)和紫外可见吸收光谱(UV-vis)对样品的晶体结构、形貌和光学性能进行表征。结果表明:制备的所有样品均具有结晶良好的纤锌矿结构,没有杂峰出现,生成纯相Zn_(1-x)Mn_xS纳米晶。样品形貌为纳米棒状结构,分散性良好。掺杂的Mn元素进入到ZnS纳米晶中,Mn~(2+)替代了Zn~(2+),而且随着Mn掺杂量的增加晶格常数减小。同时UV-vis光谱发现样品的光学带隙增大,发生了蓝移现象。     

Bi_(12)SiO_(20)∶Mn,Cr晶体的杂质诱导光色特性

采用提拉法、电阻炉加热铂坩埚,a 轴取向生长纯的 Bi_(12)SiO_(20)和 Bi_(12)SiO_(20)∶0.05wt·%MnO_2,0.02wt·%Cr_2O_3(BSO∶Mn,Cr)晶体。电子顺磁共振谱指出:光照后激活心电荷态各自为 Mn~(5+)和 Cr~(4+);其 g 因子大小分别为2.0009和1.9616。光照前 BSO∶Mn 在410～750nm 有吸收带,并和吸收边重叠,它相应于 Mn~(5+)离子 ~3A_2→~3T_2,~3T_1跃迁,Mn~(5+)和 Mn~(4+)同时在晶体里存在。光照后,Mn~(5+)离子吸收增加。另外,BSO∶Cr 光色效应可通过 Cr~(5+)→Cr~(4+)电荷传输过程来解释。纯 BSO 晶体粉末有一个 g=2.0109峰宽为75G 的 ESR 带,这带被归为本征捕获空穴心。     

掺杂锗酸铋晶体(Bi_4Ge_3O_(12))的电子顺磁共振

用电子顺磁共振方法对 Fe、Cr 和 Mn 杂质在 Bi_4Ge_3O_(12)晶体中的位置和价态进行了研究。测试并分析了和 Fe~(3+)和 Cr~(3+)离子的 EPR 谱线位置随磁场方向的变化,确定了 Fe~(3+)和 Cr~(3+)主要进入氧四面体占据 Ge位。测试并分析了 Mn~(4+)和Mn~(2+)掺杂样品各向异性的 EPR 谱线,也测试了处于晶体粉末态及玻璃态的 Mn 掺杂样品的谱线,认为 Mn~(2+)离子进入氧八面体占据 Bi 位。紫外线辐照后 Mn 离子 EPR 信号降低表明辐照导致 Mn 离子价态改变。     

La空位掺杂对La-Ca-Sr-MnO_3磁热性质的影响

用溶胶-凝胶法制备了不同空位掺杂的系列样品La_(0.7-x)Ca_(0.28)Sr_(0.02)MnO_3,研究了La~(3+)空位浓度对样品居里温度和磁热效应的影响。结果表明,在La位掺入少量空位(x0.06),可以实现将样品的居里温度有效调整至室温,同时也促进了样品磁熵变的提高。当La空位掺杂x=0.06时,与未空位掺杂样品相比,居里温度由227 K提高到264 K,近室温,其磁熵变值为3.01 J·kg-1·K-1(外加磁场1 T)。该系列样品在室温附近,较低磁场下,有较强的磁制冷能力。     

Fe掺杂对Mn_(50)Ni_(41-x)Fe_xSn_9合金的相变、磁热效应和交换偏置效应的影响

通过电弧熔炼的方法制备了Mn_(50)Ni_(41-x)Fe_xSn_9合金(x=0,2,4)。采用X射线衍射、综合物性测试系统、振动样品磁强计对合金的晶体结构、相变、磁热效应和交换偏置效应进行了研究。结果表明,随着Fe含量的增加,马氏体转变温度逐渐降低,马氏体居里温度逐渐增加。Fe的加入使材料马氏体相变附近的磁化强度的变化增加,从而使其具有较大的磁热效应。另外,Fe的加入使材料的交换偏置场逐渐降低,这可以用Fe掺杂导致的铁磁交换作用的增强来解释。     

化学共沉淀法制备BaFe_(12-2x)CO_xTi_xO_(19)系列磁性材料的研究

本文阐述了利于批量生产的、用化学共沉淀法制备 BaFe_(12-2x)Co_xTi_xO_(19)微粒磁粉的工艺过程,并进行了 X 射线衍射、电镜分析及一些磁参数的测最,获得了比饱和磁矩σ_(?)、矫顽力 H_c、单畴临界尺寸 R_c、超顺磁性临界尺寸 R_T 随配比成分 x 及烧结温度 T 变化的关系曲线。分析结果表明,Co~(2+)-Ti~(4+)离子从优占据磁铅石结构中的12K 位,而且具有一定的温度依赖性,共沉淀粉料在750℃开始发生由非晶态向结晶态的转变,未发现中间相 BaFe_2O_4;在850℃左右可以获得满意的粒子形貌及分布。     

ZrO_2-Y_2O_3∶Co或Ce晶体热处理前后的杂质电荷态和禁带迁移

空气中生长(YSZ)ZrO_2-Y_2O_3(88∶12mol%)∶0.3wt%CoO 晶体的透射光谱呈现二个部分:<500nm 短波部分强的非结构吸收归为 Co~(3+)+O~(2-)→Co~(2+)+O~-电荷转移;以及六配位 Co~(2+)离子特征吸收,~4T_1(F)→~4T_1(P)560nm 和~4T_1(F)→~4A_2(F)605nm.该晶体经木炭包裹下加热到900℃后,除了禁带从3.97ev 变为4.43eV 外,短波部分和500～800nm(特别是500～605nm)范围吸收降低,然而,整个谱形尚无变化.未处理晶体包含 Co~(3+)和 Co~(2+),特殊热处理使 Co~(3+)转化为 Co~(2+),晶体由紫色变为蓝色.原来吸收边(3.97eV)是氧的 p 价带的电子到 Co~(2+)+F~+激发态造成的,4.43eV 新的吸收边认为是直接光学还原 Zr~(4+)→Zr~(3+)以及部分未还原 Co~(2+)离子共同作用.YSZ∶0.3wt%CeO_2晶体经真空、1300℃、6h 还原后,连结 Ce~(3+)离子基态~4F_(5/2)(4f)到5d 态跃迁的380～600nm(峰值在460nm)宽带吸收增加,晶体颜色由浅黄色变为桔黄.它的禁带由4.00eV 变为4.43eV.为了证实 YSZ∶Ce 晶体缺陷结构的存在和杂质离子价态,测量了这个晶体热处理前后的电子顺磁共振(ESR).由单电荷(Y_(Zr)V_0)′自由自旋和 Fe~(3+)离子的 ESR 信号变化,反推铈杂质在 YSZ 晶体中的价态变化.     

Fe_(64.7)Co_6Cr_(2.3)Mo_(2.5)B_(5.5)C_7Si_(3.3)P_(8.7)块体非晶合金的磁致伸缩特性

采用铜模吸铸法制备了直径2mm的Fe_(64.7)Co_6Cr_(2.3)Mo_(2.5)B_(5.5)C_7Si_(3.3)P_(8.7)块体非晶合金,其玻璃转变温度T_g、超冷液相区间ΔTx(=T_(x1)-T_g)、约化玻璃转变温度T_(rg)(=T_g/Tl)和玻璃形成能力参数γ(=T_(x1)/(T_g+Tl))分别为754,25K、0.595和0.3855。利用真空热处理炉分别在733K(T_g)、768K(T_g和T_(x1)之间)和803K(T_(x1))温度对块体非晶合金进行了等温退火,采用自制的电容法磁致伸缩测量装置测试了不同退火状态下的磁致伸缩特性,显示该非晶合金淬态下饱和磁致伸缩系数λ_s为9×10~(-6),随着退火温度的升高λ_s出现了先增后减的变化,磁致伸缩曲线形状也发生先变窄后变宽的变化。在733K退火样品的软磁性能最好,饱和磁致伸缩系数λ_s(=12×10~(-6))最高。     

La空位和Sr离子掺杂对La-Ca-MnO材料磁性能的影响

用溶胶-凝胶法制备了La位空位掺杂La_(0.7-x)Ca_(0.28)Sr_(0.02)MnO_3(x=0.00~0.10)系列样品和Sr离子掺杂La_(0.77-x)Ca_(0.2)Sr_xMnO_3(x=0.00~0.10)系列样品,研究了La位空位掺杂和Sr离子掺杂对样品相结构、居里温度和磁熵变的影响。结果表明,两个系列样品都在近室温有较大磁熵变,对于钙钛矿La-Ca-MnO_3型材料,在La位含少量空位的基础上进行Sr离子掺杂,对居里温度和磁熵都有较积极的调节作用。     

La_(1-x)Pr_xFe_(11.206)Al_(1.794)(x=0、0.1、0.2、0.3)化合物的磁热效应研究

对La1-xPrx(Fe0.862Al0.138)13(x=0、0.1、0.2、0.3)化合物的磁性能进行了研究。该系列化合物在1223K下退火15天后,室温下表现为NaZn13型结构。升温过程中,该系列化合物经历从铁磁态到反铁磁态的一级磁性转变。随着Pr含量的逐渐增多,磁性转变温度逐渐升高,铁磁态下化合物的磁化强度增大。在2T外磁场下,La0.8Pr0.2Fe11.206Al1.794化合物升温过程中的最大磁熵变为-4.21J/kg·K,降温过程中的最大磁熵变为-4.39J/kg·K。     

哈斯勒合金Ni_(44)Ag_6Mn_(38)Sn_(12)的马氏体相变及其磁性

使用熔体快淬法制备了Ni_(44)Ag_6Mn_(38)Sn_(12)合金样品,并通过X射线衍射仪和PPMS磁性测量,分析了合金样品的晶体结构和磁热效应。研究结果表明,在室温条件下合金样品的晶体结构为L21立方奥氏体型;通过热磁曲线可知,在220K附近合金样品出现马氏体相变;同时在室温附近存在居里温度为311K的顺磁态-铁磁态的二级磁相变。此外,由等温磁化曲线可知在马氏体相变附近磁化强度变化剧烈,根据Maxwell方程,合金样品在5T的外加磁场下,227K时最大磁熵变达到较高的11.38J/kg·K,相对制冷量同时达到113.8J/kg。     

低温生长Zn1-xCoxO(x=0.33)薄膜的微结构和磁性

用电子束反应蒸镀法在低温生长了Zn1-xCoxO薄膜.Co含量x高达0.33的Zn1-xCoxO薄膜仍具有类ZnO的纤锌矿结构,没有杂质相,Co的化合价为 2.场冷和零场冷M-T及M-H曲线表明,Zn1-xCoxO(x=0.33)薄膜在低温下具有铁磁性;随着温度的升高,其剩磁和矫顽力均逐渐下降,在65 K以上趋于零,显示出超顺磁性.Zn1xCoxO薄膜的低温铁磁性起源于Co2 离子之间的双交换相互作用及载流子诱导的sP d交换耦合作用,而从低温(＜65 K)铁磁态到高温(＞65 K)超顺磁态的转变可归因于薄膜的纳米晶小尺寸效应.     

Cr替代Mn对La0.4Ca0.6MnO3磁性质的影响

用固相反应法制备了La0.4Ca0.6Mn1-xCrxO3(x=0.00,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10,0.15)多晶样品,通过X射线衍射(XRD)图谱、磁化强度-温度(M-T)曲线、电子自旋共振(ESR)谱线,研究了Cr替代Mn对La0.4Ca0.6MnO3磁性质的影响.实验结果表明:La0.4Ca0.6MnO3存在复杂的磁结构,在258 K出现电荷有序相,从175 K到50 K,产生强关联CO-AFM(电荷有序?反铁磁)相,温度降到41 K左右出现自旋玻璃态;当替代量x≥0.06时,电荷有序相被融化;当x≥0.10时,自旋玻璃态被融化.对实验结果进行了初步解释:电荷有序相被融化主要原因是Cr3+与Mn4+具有相同的电子结构,Cr3+替代Mn3+破坏了CE型反铁磁的自旋序,从而引起电荷序的坍塌,实验证明了电荷序CE型反铁磁体系中,电荷序和自旋序之间存在强耦合相互作用;自旋玻璃态的融化,是由于Cr替代Mn破坏了自旋玻璃态的生成条件,即反铁磁背景下有少量铁磁成分.     

(1-x)CaTiO_3/xNi_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4复合材料的制备及其性能

采用固相反应法合成了(1-x)CaTiO3/xNi0.5Zn0.5Fe2O4(0≤x≤1.0)复合材料,并研究了复合材料的物相、微观结构、介电性能和磁性能。结果表明:样品中仅含有钙钛矿型CaTiO3和尖晶石型Ni0.5Zn0.5Fe2O4。1260℃保温3h,样品相对密度达到98.91%,颗粒尺寸约为2μm。样品介电常数随Ni0.5Zn0.5Fe2O4含量(x)增加而增大。当x=0.7、测试频率为103 Hz时,样品介电常数(εr)和介电损耗(tanδ)分别为2629.18和1.74。(1-x)CaTiO3/xNi0.5Zn0.5Fe2O4复合材料显示磁性。其中x=0.7时,样品饱和磁化强度(Ms)达到49.07A·m2/kg;这归因于Ni0.5Zn0.5Fe2O4具有优异的磁性能。     

复合钙钛矿型NaLaMgWO_6:Eu~(3+)红色荧光材料的制备及发光性能研究

采用固相法合成了新型白光LED用红色NaLa_(1-x)Eu_xMgWO_6(0≤x≤1)系列荧光粉。分别采用X射线衍射、扫描电子显微镜、发光光谱等测试手段分析了粉体样品的物相、形貌与发光性质。XRD分析结果表明:NaLaMgWO_6具有单斜晶系的复合钙钛矿结构,空间群为C2/m。光谱测试结果表明:NaLa_(1-x)Eu_xMgWO_6系列荧光粉均可被近紫外光(397 nm)和蓝光(465 nm)有效激发,其最强发射峰位于617 nm处,属于Eu~(3+)的~5D_0→~7F_2电偶极跃迁。Eu~(3+)的最佳掺杂浓度为x=0.5。对荧光粉的发光浓度猝灭曲线分析表明,在NaLaMgWO_6基质中,Eu~(3+)是通过电偶极-电偶极的多极矩相互作用的方式来实现能量传递的。采用Judd-Ofelt理论计算了基质的折射率、Eu~(3+)离子的辐射跃迁强度参数(?λ)和荧光分支(β)等辐射跃迁参数。     

三种金属离子掺杂对纳米镍锌铁氧体吸波性能的影响

应用水热法将Co~(2+)、Mn~(2+)和Cu~(2+)掺杂到纳米镍锌铁氧体粉末中,使用XRD、TEM和VNA等手段对其进行表征和分析,研究了掺杂不同金属离子对样品的粒度、形貌、电磁损耗性能以及吸收性能的影响。采用水热法制备纳米钴镍锌铁氧体纯相,以提高Co~(2+)的含量。结果表明:掺杂后纳米镍锌铁氧体颗粒的结构由球形转变为不规则四边形,平均粒径增加到35~60 mn。掺杂Co~(2+)后,晶格常数由0.8352增加到0.8404。掺杂Co~(2+)改变了反射率与频率的关系曲线中吸收峰的位置,增大了吸收器的带宽,提高了材料的低频吸波性能。Mn~(2+)的掺杂比例影响晶格常数的大小,但是纳米晶粒容易团聚,并且没有提高电磁损耗吸波性能反而降低。掺杂Cu~(2+)仍然出现团聚,当掺杂量为0.15(原子分数)时吸波性能较为优异。