非化学计量(La0.6Dy0.1Sr0.3)1-xMnO3的电输运及MR温度稳定性机制研究

用固相反应法制备了非化学计量的(La0.6Dy0.1Sr0.3)1-xMnO3(x=0.00,0.10,0.20,0.30,0.35)系列样品,通过XRD、ρ-T曲线、MR-T曲线,研究电输运及磁电阻(MR)温度稳定性的机制。XRD检测表明,非化学计量的(La0.6Dy0.1Sr0.3)1-xMnO3在1200℃下烧结24 h,实际形成了La0.6Dy0.1Sr0.3MnO3钙钛矿相和Mn2O3相组成的二相复合体材料。电输运性质均表现出绝缘体-金属相变,ρ-T曲线高温区出现尖峰,较低温区出现"肩峰",是钙钛矿体相内双交换作用和晶界处电子自旋极化隧穿引起的电阻率共同作用的结果。MR-T表现出,在高温区出现磁电阻峰,在低温区随温度降低磁电阻持续增大,表现出低场磁电阻特征,在中间温区出现磁电阻的温度稳定性,用La0.6Dy0.1Sr0.3MnO3钙钛矿颗粒体相产生的本征磁电阻与颗粒界面效应产生的隧穿磁电阻的叠加给出解释。x=0.30的样品,0.8 T磁场下,在258 K～198 K温区,产生的磁电阻为(6.3±0.2)%。     

La_(0.80)Sr_(0.05)Na_(0.15)MnO_3/xCuO复合体电输运机制及磁电阻的温度稳定性

用固相反应法制备了La0.80Sr0.05Na0.15MnO3/xCuO(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.30)二相复合体系,通过X射线衍射(XRD)图谱、电阻率-温度(ρ-T)曲线、ρ-T拟合曲线、磁电阻-温度(MR-T)曲线,研究了样品的电输运机制及磁电阻的温度稳定性。结果表明,在低温类金属区,电输运机制是自旋电子受单磁子散射作用,用ρ-T2拟合得很好;在较高温区MR-T曲线出现"压峰效应",是因为界面效应产生的非本征磁电阻占优势,本征磁电阻与非本征磁电阻迭加产生的磁电阻随温度变化不大;特别是x=0.05的样品,0.8 T磁场下在240 K~320K温区,磁电阻保持(9.9±0.4)%基本不随温度变化,在室温附近△T=80 K温区磁电阻的温度稳定性很好。     

(1-x)La0.7Ca0.3MnO3/xAg磁电阻的温度稳定性

用固相反应法将Ag引入La0.7Ca0.3MnO3颗粒表面,形成(1-x)La0.7Ca0.3MnO3/xAg(x=0.00,0.10,0.20,0.25,0.30,0.35)。通过XRD谱、扫描电子显微镜(SEM)照片及SEM能谱(EDS)、ρ-T曲线、ρ-T拟合曲线、MR-T曲线,研究电输运性质及MR温度稳定性。结果表明:随复Ag量增大,电阻率急剧下降,高复Ag(x≥0.3)的电阻率比低复Ag(x≤0.10)的电阻率下降2个数量级;发现x=0.00,0.10用ρ-T2公式拟合比较合理,是单磁子散射作用;x=0.20,0.25用ρ-T2.5公式拟合比较合理,是自旋波散射作用;x=0.30,0.35,分别在97,93 K以上用ρ-T4.5公式拟合比较合理,说明是电子-磁子散射作用;所有复Ag样品,在250～20 K温区MR表现出很好的温度稳性,特别是x=0.10的样品,在220～150 K温区MR保持(13.8±0.2)%。提出磁电阻稳定性的机制:Ag与钙钛矿颗粒形成电输运二元通道,钙钛矿颗粒通道产生的低场磁电阻与Ag通道产生的正常磁电阻共同作用,产生MR温度稳定性。     

改善钙钛矿材料室温下磁电阻效应的有效途径

将Ag2O与La0.67Ca0.25Sr0.08MnO3均匀混合经高温烧结后形成La0.67Ca0.25Sr0.08MnO3/xAg两相复合体系。随Ag掺入量的增加,样品的电阻率明显下降,磁化强度有小量下降,TC及电阻率的峰值温度TP没有明显变化。304K温度下,从x=0.25样品中得到最大磁电阻效应,磁电阻比约为41%,分别是La0.67Ca0.25Sr0.08MnO3和La0.67Sr0.33MnO3样品的1.6及10倍。磁电阻的本征效应和传导电子在界面处的自旋相关散射作用是产生室温下增强磁电阻效应的主要原因。结果说明,利用离子的掺杂效应调整居里温度到室温附近,再结合金属/钙钛矿复合体系界面属性丰富的特性来制备庞磁电阻材料是提高室温磁电阻有效的途径,这对应用研究具有十分重要的意义。     

(1-x)La0.6Dy0.1Sr0.3MnO3/0.5x(Sb2O3)复合体系的电输运性质及低场磁电阻效应

用固相反应法制备了(1 -x)La0.6Dy0.1Sr0.3MnO3/0.5x( Sb2 O3)系列样品,通过电阻率-温度(ρ-T)曲线以及ρ-T拟合曲线,研究了样品的电输运性质,电输运机制及低场磁电阻效应.结果表明:所有样品在高温区表现为绝缘体导电,在低温区表现为金属导电,产生绝缘体-金属相变;在金属导电区主要是单磁子散射起作用,可以用公式ρ=ρ0+AT拟合;所有样品在整个温区随温度降低MR持续增大,表现出低场磁电阻特征,复合样品的磁电阻(MR)与纯的La0.6Dy0.1Sr0.3 MnO3的MR相比,在低温区减小,在高温区增大,对x=0.15的样品在高温区的MR大幅度提高,当B=0.2 T,T=300 K时,MR达7.79％,比纯La0.6Dy0.1 Sr0.3 MnO3的MR增大2.6倍,有利于MR的实际应用.     

二相复合体La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3/xCuO的界面效应

用固相反应法制备二相复合体La2/3Ca1/3Mn O3/x Cu O(x=0,0.04,0.08,0.12,0.20,0.30)。用X射线衍射(XRD)图谱、扫描电子显微镜(SEM)照片检测样品的结构,通过零场冷和加场冷的电阻率-温度(ρ-T)曲线、磁电阻-温度(MR-T)曲线研究界面效应对电输运性质及磁电阻的影响。结果表明:样品形成完好的钙钛矿相和Cu O相;复合样品的颗粒比较均匀,颗粒大小约2μm,界面比较清晰;复合样品的ρ-T曲线出现双峰,x=0.04的样品电输运性质出现反常,它的电阻率既小于x=0的电阻率,也小于x=0.08的电阻率;复合样品的MR-T曲线也出现双峰,x=0.20,0.30的样品,0.8 T磁场下在50~250 K温区磁电阻不小于13.4%,实现了大温区且有较高磁电阻,有利于MR的实际应用。用影响电输运的多种因素的竞争很好地解释了界面效应。     

La_(0.67)Ca_(0.33-x)Ba_xMnO_3的电输运性质反常及磁电阻温度稳定性

用固相反应法制备La_(0.67)Ca_(0.33-x)Ba_xMn O_3(x=0,0.10,0.15,0.20,0.25)系列样品,烧结温度为1200℃。通过X射线衍射(XRD)图谱,扫描电子显微镜(SEM)照片、零场和加场下的电阻率-温度(ρ-T)曲线,磁电阻-温度(MR-T)曲线,研究Ba~(2+)替代Ca~(2+)的La_(0.67)Ca_(0.33-x)Ba_xMnO_3的电输运性质及磁电阻温度稳定性。结果表明:随Ba~(2+)替代量的改变晶体结构发生变化,x=0的样品为立方结构,x=0.10的样品为正交结构,x=0.15,0.20,0.30的样品为六方结构。x=0.10样品的电输运性质出现反常,它的电阻率不仅比未掺Ba的La_(0.67)Ca_(0.33)Mn O_3高出60倍,也比高掺Ba样品的电阻率高出几倍,随Ba~(2+)替代量的增加电阻率逐渐下降,用掺Ba引起的晶格结构变化及Mn O_6八面体畸变进行解释;高掺Ba样品实现了室温附近磁电阻温度稳定性,x=0.15的样品在187~246 K温区磁电阻为(8.91±0.42)%,x=0.20的样品在230~290 K温区磁电阻为(6.07±0.32)%,x=0.25的样品在320 K以下直至50 K温区磁电阻均大于14%。在0.8 T磁场下在室温附近产生磁电阻的温度稳定性有利于MR效应的实际应用。磁电阻温度稳定性机制是,钙钛矿的磁电阻是体相内双交换作用产生的本征磁电阻与界面自旋相关散射或自旋极化隧穿产生的低场磁电阻的叠加,制备样品时控制烧结温度(1200℃),尽量提高低场磁电阻,两种磁电阻叠加产生磁电阻温度稳定性。     

Ag掺杂对La0.8Ca0.2MnO3电输运性质及磁电阻的影响

用固相反应法制备La1-x(Ca1-yAgy)xMnO3(y=0.0,0.2,0.4,0.6,0.8)系列样品,通过X射线衍射(xRD)谱,电阻率-温度(p-T)曲线,磁电阻-温度(MR-T)曲线,研究了在A位同时掺入一价、二价元素而保持Mn3+/Mn4+比值(摩尔比n(A)/n(B))不变的La1-x(Ca1-yAgy)xMnO3体系A位离子半径＜rA＞及A位离子的无序度σ2对电输运性质及磁电阻的影响.结果表明:所有样品的绝缘体,金属相变温度基本不变,用A位离子半径＜rA＞及A位离子的无序度对电输运性质影响的竞争给予解释;在0.8T磁场下,y=0.0样品在133～26K温区MR基本保持23％以上,y=0.6样品在209 ～ 131 K温跨区MR都在23％以上,在如此宽温区产生如此大的MR有利于MR的实际应用;MR的温度稳定性的机制是本征磁电阻与隧穿磁电阻竞争的结果.     

合成温度对La0.85K0.15MnO3纳米颗粒磁性能的影响

采用非晶态配合物前躯体法在比较低的烧结温度合成了钙钛矿结构氧化物La0.85K0.15MnO3纳米颗粒,系统的研究了烧结温度对La0.85K0.15MnO3纳米颗粒磁性能的影响,用PPMS测量样品的居里温度和磁性能,结果表明烧结温度范围在600℃～1000℃之间,居里温度TC为274.5 K,和烧结温度没有明显关系,在H=2T时,烧结温度分别为600℃,800℃,1000℃,对应的磁熵变△SM分别是2.02 J/(kg.K),3.06 J/(kg.K),3.56 J/(kg.K),当烧结温度升高到1200°C时,居里温度TC为242.9K,通过控制烧结温度来调节La0.85K0.15MnO3纳米颗粒的磁性能。     

La2/3(Ca60Ba40)1/3MnO3的磁电阻与磁化强度及其相关性

用固相反应法制备了La2/3(Ca60Ba40)1/3MnO3多晶材料,测量了77K～320K范围内的磁化曲线及在77K～350K范围内0～1.0T外磁场下的电阻率。结果表明低场磁电阻与高场磁电阻随外磁场的变化与磁化强度(M2)的变化存在着一定相关性,采用ρ(M)∝1-M2及低温隧穿磁电阻效应和逾渗模型解释了实验结果。     

La_(0.5)Sm_(0.2)Sr_(0.3)MnO_3/Ag_x二相复合体的结构及磁电阻

用固相反应法制备La0.5Sm0.2Sr0.3MnO3/(Ag2O)x/2(x=0.00,0.04,0.08,0.25,0.30)样品,通过X射线衍射谱线(XRD),扫描电子显微镜(SEM)照片及SEM能谱(EDS),ρ-T曲线,研究样品的输运行为及磁电阻效应。结果表明:少量掺杂时Ag全部挥发。掺杂量较多时,挥发后多余的Ag主要以金属态包覆在母体颗粒的表面,使体系形成两相复合体。掺Ag为30%摩尔比时,样品的电阻率较低掺杂样品的电阻率降低一个数量级,在300K、0.5T磁场下,磁电阻明显增强,达到9.4%,这与颗粒母体界面结构的改善有关,也与材料电阻率的降低有关。     

双层锰氧化物La1.2Sr1.8Mn2O7单晶的磁性和电性研究

通过浮区炉方法制备钙钛矿双层锰氧化物单晶材料La1.2Sr1.8Mn2O7,利用X射线衍射、劳埃衍射确定单晶的质量;选择高质量的单晶片切割成长方形,用超导量子磁强计测量其磁性;采用四端法测量其输运性质。XRD测量表明,La1.2Sr1.8Mn2O7粉末为单相。磁性测量表明,在高温区域样品的磁化强度很小,表现为顺磁态,在T=110 K附近磁化强度迅速增大,并且随温度的降低逐渐达到饱和,显示出铁磁性的特征。磁电阻的测量显示出单晶样品缺陷比多晶样品少,电阻率非常小。     

Na掺杂钙钛矿型锰氧化物的庞磁电阻效应及团簇玻璃态行为

研究了钙钛矿型锰氧化物La1-xNaxMnO3（x=0.1, 0.2）多晶块材的电磁输运性能和庞磁电阻（CMR）效应以及低温下的团簇玻璃态行为. 研究表明该材料具有菱形（R3C）结构, 材料的居里温度TC均在室温或室温以上, 样品的电阻率随温度变化的ρ-T曲线出现3个峰, 定义中间最高电阻峰温度为TP1, 低温电阻峰温度为TP2, 高温电阻峰温度为TP3. 综合磁化强度测量的结果, 认为TP1与居里温度TC相对应, 来源于顺磁绝缘体向铁磁金属的转变, 同时在此附近出现较大的低场室温磁电阻（LFMR）效应, TP2峰出现的原因是在此温度附近出现了相分离. 另外, 磁化强度测量观察到La0.8Na0.2MnO3低温下的团簇玻璃态行为, 其出现原因认为是随着Na＋离子掺杂量的升高, 样品中的Mn4＋离子数量增加并且Mn3＋和Mn4＋离子不均匀分布.     

溶胶-凝胶法制备LAMO/Ni_2Z复合粉体的微波吸收特性

采用溶胶-凝胶工艺首先制备La0.85Ag0.15MnO3和(Ba0.7Sr0.3)3Ni2Fe24O41的前驱体,经煅烧制得由钙钛矿结构的La0.85Ag0.15MnO3稀土锰氧化物和Z型六角铁氧体(Ba0.7Sr0.3)3Ni2Fe24O41组成的复合材料,利用X射线衍射仪和扫描电镜分别分析其微结构和形貌;使用矢量网络分析仪系统测量该复合材料的微波电磁参数和吸波性能,并对影响其微波吸收性能的主要因素及作用机理进行研究与分析。结果表明:1 250℃的煅烧温度下,La0.85Ag0.15MnO3含量(质量分数)为40%的复合材料的微波吸收峰值达-30 dB,在2~18 GHz频段小于-10 dB的吸收频宽为3.9 GHz,微波吸收性能明显优于La0.85Ag0.15MnO3单相材料和Z型六角铁氧体(Ba0.7Sr0.3)3Ni2Fe24O41单相材料;复合材料中存在介电损耗和磁损耗共存与协同作用,以及界面效应和磁电耦合作用,有利于介电常数调控和阻抗匹配优化,从而提高微波吸收性能。     

Cu的Mn位掺杂对La0.7Ca0.3MnO3磁电传输特性的影响

采用溶胶凝胶法制备了系列多晶CMR材料La0.7Ca0.3Mn1-xCuxO3(x=10%,14%,15%,16%,18%,20%).在77 K～350 K温度范围内测量了样品的电阻率及磁电阻大小.实验结果发现,系列样品在整个测温范围内均表现出绝缘相行为,未出现金属相到绝缘相的M-I转变.对系列样品的ρ-T曲线进行Inρ-T-(1/4)关系拟合,发现掺杂量为x=10%、14%两个样品在整个温区内的Inρ-T-(1/4)关系基本呈线性,掺杂量为15%、16%、18%及20%四个样品在较高温区的Inρ-T-(1/4)关系亦基本呈线性.采用Mott等人提出的小极化子VRH模型进行了解释.实验中还发现,系列样品的磁电阻在整个测温范围内基本呈现隧穿磁电阻行为,基于我们采用Monte Carlo模拟方法提出的隧穿磁电阻模型,对样品的磁电阻行为进行了解释.     

La0.67Sr0.33MnO3/La0.75MnO3/La0.67Sr0.33MnO3庞磁电阻三层膜的制备及结构形貌和性能

用磁控溅射法在(001)取向的LaAlO3单晶基片上制备了La0.67Sr0.33MnO3/La0.75MnO3/La0.67Sr0.33MnO3外延三层膜.结果表明, 与La0.67Sr0.33MnO3单层膜相比较, 外延三层膜的X射线衍射图上出现3级衍射峰, 每级衍射峰由3个峰组成其中强度最高的衍射峰代表衬底的衍射;次强的代表上下两层La0.67Sr0.33MnO3膜;最弱的代表中间La0.75MnO3层.三层膜的二维原子力表面形貌为均匀的小颗粒状, 表明其三维形貌为外延岛状柱状晶.这种三层膜的巨磁电阻效应与中间层La0.75MnO3的厚度有关, 当中间层厚度为70 nm时, 其最大磁电阻值可达到32%, 这个结果优于La0.67Sr0.33MnO3 单层膜的巨磁电阻效应.其可能的原因是电子在界面上的散射、层间的交互作用, 以及点阵错配导致的内应力的综合结果.     

La_(0.67)Sr_(0.33-x)Ag_(x-y□y)MnO_3/Ag_y多晶材料的磁电阻

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法制备La0.67Sr0.33-xAgx-y□yMnO3/Agy(x=0.20,0.30)多晶粉末,经压制与1 400℃/12h烧结获得相应的块体材料,借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和多功能物性测量系统(PPMS,附件VSM),对材料的相结构、微观结构和磁性能进行研究。结果表明:La0.67Sr0.33-xAgx-y□yMnO3/Agy粉末形貌为接近球形的凸多面体,平均粒度在150 nm左右,块体材料结构致密但粒度变大。另外,粉末与块体材料中都有金属Ag相和Sr空位存在。在室温下块体材料的磁电阻较小,而且为负值。在低温区,外加磁场越高,则磁电阻越大,在外加磁场为3T、温度为174和20 K条件下,La0.67Sr0.13Ag0.20-y□yMnO3/Agy的磁电阻分别为-37.5%和-43.3%,在141和20 K温度下La0.67Sr0.03Ag0.30-y□yMnO3/Agy的磁电阻分别为-45.1%和-53.9%。     

La2/3Ca1/3MnO3/xTiO2复合磁性材料的磁电特性研究

采用溶胶-凝胶法制备La2/3Ca1/3MnO3纳米级磁性颗粒和TiO2胶体,按一定比例制成La2/3Ca1/3MnO3/xTiO2(其中x取0、0.1、0.2、0.3、0.4)复合磁电阻材料。用XRD谱确定样品的晶体结构。采用振动样品磁强计测量了样品的磁滞回线和场冷却磁化强度随温度的变化行为;采用标准四引线法测量样品在恒定磁场下的电阻率随温度的变化。实验测量结果表明体系的磁化强度、剩磁、矫顽力随TiO2含量的变化具有相似的规律,具有室温的居里温度;并且当磁场强度小于0.4T时,磁电阻与磁场平方成正比关系;当大于0.6T时,磁电阻与磁场成线性关系。     

碱金属掺杂ABO3和A3B2O7型钙钛矿磁卡、磁电阻效应研究

采用改进的溶胶 凝胶法制备了La2 .5- 2xK0 .5+ 2xMn2 O7+δ(x =0 .0 75 )和La1 -xKxMnO3+δ(x =0 .0 75 )钙钛矿材料 ,对比研究了两类化合物的结构、磁卡和磁电阻效应。结果表明层状钙钛矿具有独特的结构和输运特性 ,并具有比较大的低温磁电阻效应 ,这是由电荷在双Mn2 O面内和面间各向异性的输运行为决定的。两类材料表现出相近的磁学性质和磁卡效应 ,说明层状钙钛矿材料的磁性质主要由面内Mn -O双交换作用所决定。     

La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3/La_(0.75)MnO_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3庞磁电阻三层膜的制备及结构形貌和性能

用磁控溅射法在 (0 0 1)取向的LaAlO3单晶基片上制备了La0 .6 7Sr0 .33MnO3/La0 .75MnO3/La0 .6 7Sr0 .33MnO3外延三层膜。结果表明 ,与La0 .6 7Sr0 .33MnO3单层膜相比较 ,外延三层膜的X射线衍射图上出现 3级衍射峰 ,每级衍射峰由 3个峰组成 :其中强度最高的衍射峰代表衬底的衍射 ;次强的代表上下两层La0 .6 7Sr0 .33MnO3膜 ;最弱的代表中间La0 .75MnO3层。三层膜的二维原子力表面形貌为均匀的小颗粒状 ,表明其三维形貌为外延岛状柱状晶。这种三层膜的巨磁电阻效应与中间层La0 .75MnO3的厚度有关 ,当中间层厚度为 70nm时 ,其最大磁电阻值可达到 3 2 % ,这个结果优于La0 .6 7Sr0 .33MnO3单层膜的巨磁电阻效应。其可能的原因是电子在界面上的散射、层间的交互作用 ,以及点阵错配导致的内应力的综合结果。