钙钛矿锰氧化物La0.67-xCa0.33MnO3和La0.8-xNdxNa(0.2)MnO3系列样品磁卡效应的研究

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本文用溶胶—凝胶法制备了:1.在La位掺杂有少量空位浓度的系列多晶样品La0.67-xCa0.33MnO3(x=0.00,0.02,0.06和0.10);2.用少量Nd替代La0.8Na0.2MnO3中的La,即La0.8-xNdxNa0.2MnO3(x=0.00,0.05,0.10,0.15和0.20)系列多晶样品。对这两个系列样品的磁性能及磁卡效应作了研究。X射线衍射实验表明这两个系列样品均为单相钙钛矿结构,用扫描电子显微镜(SEM)观察了样品的晶粒形貌,用振动样品磁强计(VSM)测量了样品的磁性能及磁卡效应。主要实验研究结果如下: 1.对于La0.67-xCa0.33MnO3系列多晶样品 (1) 结构研究表明,La-(0.67-x)Ca0.33MnO3系列样品为正交畸变钙钛矿结构,由XRD的数据计算可得,在La位掺杂的少量空位浓度减小了样品的晶胞体积。 (2) 用扫描电子显微镜(SEM)观察了样品的晶粒形貌。实验发现采用溶胶—凝胶法制备的样品,颗粒形状基本呈球状,且颗粒度较均匀。样品的颗粒尺寸分布在150~300nm范围之间。 (3) 热处理温度对样品的磁性能有着重要的影响。样品经由1073K、1273K和1473K三个温度下烧结而成。对于相同组分的样品,平均颗粒尺寸随着热处理温度的升高而略有增大,且随着样品最后烧结温度的升高,样品的居里温度也随之升高。同时热处理温度对样品的磁卡效应也有着重要的影响,实验结果表明,对于La0.67Ca0.33MnO3(x=0.02),经较高温度(1473K)烧结后制成的样品,在磁场的作用下,可能发生了一级相变,其它经较低温度下烧结的样品发生的则是二级相变,这使得在1473K下处理后得到的样品表现出了较大的磁熵变。 (4) 在La位掺杂少量空位浓度也对样品的磁性能产生了重要的影响。(Ⅰ)对居里温度Tc的影响:La位空位浓度的掺杂可提高样品的居里温度,且对于1473K下热处理的该系列样品,其居里温度随空位浓度的增加而稍有提高。实验结果表明没有掺杂空位的样品La0.67Ca0.33MnO3(1473K温度下烧结)其居里温度为267K,在La位进行少量空位浓度掺杂形成的样品,其居里温度从277K(空位浓度x=0.02)升高到了284.3K(空位浓度x=0.10)。这使得具有不同空位浓度掺杂的样品,其居里温度比没有空位掺杂的La0.67Ca0.33MnO3提高了10~17K,从而将这一系列样品的居里温度调整到了室温附近。(Ⅱ)对磁熵变△SM的影响:随着La位少量空位浓度x的加入,样品在居里温度河北师范大学硕士学位论文的最大磁墒变均有所增强。在1473K下烧结的系列样品中,Lao.67C甄33MnO3的磁卡效应为当外磁场H=IT时,最大磁嫡变△而在居里温度附近(一267K)0.84 J/kg一当空位浓度x=0.02时,磁嫡变增强得最为明显,在相同条件下该样品的△助为2.78.J/k gK,与没有掺杂空位的样品相比,最大磁嫡变增加了两倍多,并且其居里温度升高到了277K,接近室温。这可能是因为在这系列样品中只有x二0.02的样品表现出了一级相变,其它样品发生的是二级相变,同时XRD数据表明,在x=0.02的样品中,由空位的掺杂所造成的晶格体积的减小最为明显,由此可能造成了该样品具有较大的磁嫡变。 以上实验结果表明对钙钦矿锰氧化物进行不同空位浓度掺杂形成的L甄67一C盯33Mn仇系列样品有望作为室温附近的磁致冷工质。· 2.对于La08-xNdxNao,ZMnO3系列样品 (l)结构研究表明,Lao.8一dxNao.ZMnO3系列样品为三角晶系钙钦矿结构,样品形貌基本呈球形,在1073K、1273K和1473K下热处理的样品颗粒尺寸约为200~350nm。 (2)由XRD数据计算得到,Nd离子替换La离子减小了样品的晶胞体积。 (3)对该系列样品的磁卡效应研究表明,在La位掺杂少量的Nd将样品的居里温度降低了,使其从333,7K调整到了室温295K,同时样品的磁嫡变基本保持不变。其中对于样品Lao.8雀NdxN盯ZMnO3(x=0.20)在居里温度Tc一295K即室温附近,外磁场IT下,最大磁墒变为1.68)瓜gK。由此可知该系列也可以作为室温范围的磁致冷工质的候选者。
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