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本论文主要研究了一些双层钙钛矿型锰氧化物单晶的磁性和输运性质,主要工作如下:
1.在制备单晶样品前,作为一些前期准备工作,制备并研究了两个系列的多晶双层锰氧化物La1.3-yDyySr1.7Mn2O7(y=0,0.05,0.1)和La2-2xSr1+2xMn1.88Fe0.12O7(x=0.3,0.4,0.55)。对前者,我们发现La1.3Sr1.7Mn2O7在低温下呈很好的铁磁(FM)性,但掺杂少量的Dy后,样品低温磁性非常不同而中温区磁性又非常相似,我们首次对这一现象从Dy择优占据给出了很好的解释。对后者,我们首次对该材料进行了穆斯堡尔谱测量。穆斯堡尔测量结果表明样品有大的eg电子能级劈裂(~1eV);并且该劈裂能随x的增加而增大,此现象和室温下电阻率随x的增大而增大的试验结果自洽。
2.制备双层钙钛矿锰氧化物单晶方面,首先尝试制备、研究了La2-2xSr1+2xMn2O7(x=0.4)单晶样品,这为下一步的工作奠定了基础。另外我们发现该样品在金属绝缘体转变温度附近无慢弛豫相分离效应,这说明慢弛豫相分离行为是和A位、B位掺杂引起的磁无序相联系的。
3.首次研究了La2-2xSr1+2xMn2O7空穴浓度为0.55的单晶样品,证明在该材料中晶格和自旋具有强的耦合;在两电荷有序温区都观察到磁电阻效应,但低温下由于外磁场对电荷有序具有更强的破坏作用,所以低温下样品现示出更大的磁电阻;根据该样品高温区电荷有序在二维铁磁出现后,电荷有序急剧崩溃的行为,我们推断二维铁磁序可以有效的抑制电荷有序,该结论在La0.8Sr2.2Mn2O7单晶样品中得到了很好的证实。
4.首次研究了La1.3Sr1.7Mn1.88Fe0.12O7单晶的磁性和电输运性质:在相分离温区观察到了一个宽的磁电阻平台,说明相对于类自旋玻璃态,具有较强铁磁相互作用的相分离态有利于获得大的磁电阻。
5.首次研究了LaR0.2Sr1.8Mn2O7(R=Eu,Gd,Y)单晶样品的低温磁不均匀性,发现:a)在强场低温下都可以发生了一阶场致铁磁相变;b)低温的磁弛豫行为可以用一stretchedexponentialfunction很好的描述,并从该函数的物理模型出发,给出了低温下该类材料相分离态演变的物理图像;c)在Gd掺杂样品中发现高达1010%(70kOe)的罕见庞磁电阻效应,伴随着该罕见的庞磁电阻效应,该样品中的相分离态具有非常显著的弛豫行为,这种脆弱的相分离态直接导致了该罕见的庞磁电阻效应;d)通过LaR0.2Sr1.8Mn2O7(R=Eu,Gd,Y)性能的比较说明该系列样品的性能由局域晶格畸变和掺杂稀土的磁性共同决定。