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对过渡族金属氧化物和硫族化合物的研究始于上个世纪五六十年代,近年来对该体系研究的再次兴起主要因为高温超导和超大磁电阻效应(CMR)效应的发现。以钙钛矿锰氧化物和尖晶石铬基硫族化合物为代表的巨磁阻材料,由于它们表现出来的CMR效应在提高磁存储密度、磁制冷以及磁敏探测元器件的开发和应用上具有十分广阔的应用前景而受到科研工作者广泛的关注。更重要的是,在物理学基础研究上,这类材料表现出十分丰富的物理内容,例如由磁场或光诱导的绝缘体-金属转变、电荷有序、轨道有序、相分离等,从而激发着人们去努力探索。对超大磁电阻效应微观机制的研究,将会对凝聚态物理的许多领域的发展和完善起到重要的推动作用。在本论文中,我们通过对钙钛矿锰氧化物和铬基尖晶石硫族化合物进行A位掺杂效应研究,对这类材料的电荷有序、磁阻效应等相关物性进行了一些探索。具体内容如下:
(1)研究了A位Bi掺杂在La0.5-xBixCa0.5MnO3体系中对电荷有序态的影响,发现随Bi含量的增加,电荷有序温度Tco逐渐升高,磁阻效应逐渐减弱,并且Tco的升高、磁阻减弱以及复杂的磁行为主要归因于Bi3+的6s2孤对电子的独特性质。
(2)研究了A位Ba掺杂对Bi0.5Ca0.5-xBaxMnO3体系的结构、磁性、电输运性质影响。实验结果表明,随Ba含量的增加,电荷有序和长程反铁磁转变温度逐渐向低温移动。Ba掺杂导致带宽增大引起系统电荷有序态被抑制:Ba掺杂导致铁磁耦合增强、反铁磁耦合减弱。通过宏观和微观磁性分析指出在不同的温区存在复杂的相分离现象。
(3)对Bi0.5Sr0.5MnO3样品进行A位Ba掺杂,实验结果发现,随Ba含量的增加,Tco向低温移动。Ba掺杂导致Mn-O键长增大导致带宽增大引起系统电荷有序态被抑制;Ba掺杂导致铁磁耦合和反铁磁耦合减弱。宏观和微观磁性结果指出在高于TN低于Tco温区以及低于TN的低温区存在复杂的相分离现象。
(4)研究了A位Li掺杂Cu1-xLixCr2Se4体系的结构、光谱、磁性和电输运性质。光谱、输运和磁性分析显示Cu离子是单价的,并说明Lotgrcring和van Stapele提出的电子构型为Cu1+[Cr3+Cr3+]Se4在这儿是合适的。另外结构、磁性和电输运测量显示系统中存在内部压应力,压应力在热循环过程中得到释放从而导致p(T)曲线顺时针方向的热滞、M(T)曲线逆时针方向热滞。