稀土掺杂钙钛矿锰氧化物(La_(0.975)Gd_(0.025))_(4/3)Sr_(5/3)Mn_2O_7的磁性和电性研究

采用传统的高温固相反应法,制备了钙钛矿锰氧化物(La0.975Gd0.025)4/3Sr5/3Mn2O7多晶样品,利用X射线衍射(XRD)仪、物性测量系统(PPMS)和超导量子磁强计(SQUID)研究了样品的结构、磁性和电性,结果表明:该多晶样品为Sr3Ti2O7型四方结构,空间群为I4/mmm;样品的三维铁磁有序转变温度T3 DC和二维铁磁有序转变温度T2 DC分别为110K和240K,在居里温度(T3 DC)附近出现明显的磁熵变,当外磁场为2.5T时,其磁熵变值为3.1J/kg·K;电性测量结果显示,T3 DC也是样品经历金属性到绝缘性转变的温度,当T3 DCT300K时,样品遵循三维变程跳跃的导电方式,说明样品中载流子的输运过程是由磁不均匀性决定的.     

钙钛矿锰氧化物Pr_(0.2)Gd_(0.3)Sr_(0.5)MnO_3的磁性研究

用固相反应法制备了掺杂多晶样品Pr0.2Gd0.3Sr0.5MnO3,用X射线衍射仪(XRD)和超导量子磁强计(SQUID)对其磁性进行了研究.研究结果表明:样品的单相性很好,具有单一正交畸变钙钛矿结构,空间群为Pbnm;掺杂后的样品在低温区表现出铁磁态,整个温度区出现了两个磁转变温度点(TC1=305K,TC2=110K);当温度为110~305K时,样品呈现出铁磁-顺磁混合态.     

(La0.9Dy0.1)2/3Ba1/3Mn1-xAlxO3(x=0,0.05)氧化物的结构与磁性

【目的】为改善(La_(0.9)Dy_(0.1))_(2/3)Ba_(1/3)Mn_(1-x)Al_xO_3的磁热性能,研究掺杂Al对其晶体结构、居里温度、相变类型以及磁热性能的影响。【方法】采用固相反应法制备锰氧化物(La_(0.9)Dy_(0.1))_(2/3)Ba_(1/3)Mn_(1-x)Al_xO_3(x=0,0.05)样品,利用X射线衍射法分析样品的结构,用振动样品磁强计测量样品的磁性。【结果】所制备样品均为单相钙钛矿结构,属于菱方晶系,空间群为R-3c(No.167)。掺杂Al使样品居里温度由无掺杂的274K降低到248K,在外加磁场变化为20kOe时最大磁熵变由2.16J/(kg·K)降低到1.85J/(kg·K)。样品的铁磁-顺磁相变属于二级相变。采用双交换作用机制解释了居里温度和磁化强度的变化。【结论】非磁性元素Al替代Mn不改变其晶体结构,稍微降低了锰氧化物的磁热性能。     

钙钛矿锰氧化物La_(0.775)Eu_(0.025)Sr_(0.2)MnO_3的磁性和磁卡效应

采用传统的固相反应法制备了多晶样品La_(0.775)Eu_(0.025)Sr_(0.2)MnO_3,通过测量样品的XRD谱线、磁化强度随温度的变化曲线(M-T)、等温磁化曲线(M-H),重点研究了样品的的磁性和磁卡效应.研究发现:样品的晶体结构为立方钙钛矿结构,其空间群为Pbnm.该样品在15-340 K温区内表现为铁磁特征,340-364 K温区内表现出类Griffiths相特征,364-400 K温区内表现出顺磁特征.临界行为分析表明该样品与平均场模型拟合较好.样品在居里温度T_c=290 K附近,系统发生二级相变,在7 T外场下,样品的最大等温磁熵变值为2.60 J/(kg·K),磁制冷功率为439.40 J/kg,因此,该材料具有室温下实现磁制冷的潜能.     

纳米磁性体系的增强磁热熵效应 Ⅱ.基于实验测量及分子场理论推导

通过实验测量不同团簇尺寸下的纳米Gd材料的磁热熵效应 .结果表明在纳米尺度下 ,Gd材料具有增强的磁热熵效应并对应于最佳纳米尺寸 .实验结果直接证实了用统计力学理论及MonteCarlo方法处理模拟结果 .当纳米团簇尺寸减小时 ,伴随着磁热熵变ΔS的增加 ,超铁磁 -超顺磁转变温度tSC发生下降偏移 .采用分子场理论 ,导出了增强磁热熵变ΔS与温度偏移因子 (1-t) - 1 / 2 满足很好的标度关系ΔS～ (1-t) - 1 / 2 .     

双层钙钛矿锰氧化物La_(1.34)Sr_(1.66)Mn_(2-x)Cr_xO_7的磁性和输运性质

采用固相反应法制备了双层钙钛矿结构锰氧化物La1.34Sr1366Mn2-xCrCrxO7(x=0,0.1,0.2,0.3.0.4)多晶系列样品,XRD分析表明,所有样品均为Sr3Ti2O7型四方结构,空间群为14/mmm.随着Cr3+离子掺杂浓度的增加,该系列样品的晶胞体积单凋减小.对于少量Cr3+离子掺杂的样品(x=0.1),三维长程铁磁有序转变温度Tc3D升高,二维短程铁磁有序转变温度Tc2D降低;结构分析表明,x=0.1样品的晶格常数c最小,a最大,c/a达到极小值;样品中严重的品格畸变导致双交换作用强度的改变是其磁有序转变温度变化的主要原因.对于大量Cr3+离子掺杂的样品(x=0.3,0.4),Tc3D降低,Tc2D基本保持不变.样品在150～300K范围内电阻率随着温度的降低单凋增加,显示出绝缘体或半导体行为,并且随着Cr离子的掺杂电阻率单调增加.     

La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3/LaMnO_3复合体系中颗粒间界对电磁输运行为的影响

将奈尔温度为145 K的反铁磁性绝缘体LaMnO_3作为第二相复合到La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3颗粒间界处,研究反铁磁性绝缘体对复合体系的电磁输运性质的影响.在(1-x)La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3/xLaMnO_3复合体系中,随着x增加,样品的金属-绝缘体转变温度Tp降低,峰值电阻增加.电输运行为表明:随着反铁磁性第二相LaMnO_3的引入,电子-声子散射以及电子-磁振子散射对输运行为的影响变大.在低磁场0.3 T下,相对于纯La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3,复合样品在金属-绝缘体转变温区附近的磁电阻大大增强;在高场3 T下,所有样品都存在着磁电阻平台现象,且复合样品的磁电阻值在低温区域都明显大于纯La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3的磁电阻值.     

La0.7Pb0.3MnO3材料的低频内耗与电磁输运性能

用低频扭摆法在多功能内耗仪上测量了巨磁电阻材料La0.7Pb0.3MnO3(LPMO)的温度内耗谱,所用频率为0.1,0.3,1.0Hz,温度从130～360K.实验结果表明在该材料的居里温度255K附近有一内耗峰并对应有模量软化.通过改变测量频率,发现内耗峰的峰位和模量的下降与频率无关,但改变频率时,其模量软化及内耗峰高度都有所改变,这与热激活型弛豫内耗峰明显不同.结合该材料的交流磁化率和零场电阻R(T)随温度变化的测量结果,表明该内耗峰是由于顺磁到铁磁相变中产生的磁熵所致,而模量的软化则表明伴随着顺磁到铁磁转变的过程,LPMO材料发生了Jahn-Teller晶格畸变.另外我们还研究了LPmO材料在O2气氛中经900℃,2h退火后,电磁输运性能和内耗的变化情况.结果表明,经在O2气氛中退火后的材料,其零场下电阻峰R(T)和交流磁化率曲线右移,居里温度Tc为272K,对应的内耗峰也向高温移动,这是因为氧含量的增加会产生等量的阳离子空位,使Mn4+/Mn3+比率增加,导致了Tc和TMI增高.     

FeMnP_(0.83)Ge_(0.17)化合物声子谱与热力学性质的第一性原理研究

采用第一性原理计算方法,研究了FeMnP_(0.83)Ge_(0.17)化合物晶格结构参数、声子模式及热力学性质随磁性状态和Ge原子占位的变化规律.铁磁(FM)态下Ge占不同的晶位时能量差ΔE_(1b-2c)较大,顺磁(PM)态下ΔE_(1b-2c)很小,说明在顺磁态下Ge原子占位偏好不明显.铁磁-顺磁相变过程中的声子模式演化强烈地依赖于Ge原子占位.Ge占1b晶位时,磁性相变引起声子模式强化,且振动熵变ΔS_(vib)为负值,Ge占2c晶位时声子模式软化因而ΔS_(vib)为较大正值,其数量级磁熵变相同.     

Dy掺杂对(La1-xDyx)2/3(Sr)1/3MnO3居里温度和磁熵变的影响

用固相反应法制备了(La1-xDyx)2/3(Sr)1/3MnO3(x=0～0.20).X射线衍射分析表明,样品为单相钙钛矿菱面结构,不存在其他杂相.扫描电镜照片显示样品的颗粒均匀,平均粒径分布在200～300nm之间.利用振动样品磁强计测量了样品的M-T曲线和居里温度附近的等温M-H曲线,研究了样品的居里温度和磁熵变随Dy掺杂量的变化规律.结果表明,随着Dy掺杂量的增加,系列样品的居里温度降低,磁熵变先增大后减小,在x＝0.05处达到最大.     

Li[Li(1/3-x/3)Mn(2/3-2x/3)Cox]O2(x=O.1)的团簇自旋玻璃态行为

采用柠檬酸盐法制备了六方层状结构的Li[Li(1/3-x/3)Mn(2/3-2x/3)Cox]O2(x=0.1)材料.体系在高温区呈现顺磁态,通过拟合Curie-Weiss定律得到Curie和Weiss常数分别为1.70(2)m3 K/mol和-22(3)K.该材料的磁化率曲线在低温区表现出不可逆转变行为,并且这种不可...     

铁电材料Pb(Zr1-xTix)O3的电热效应

通过Landau-Devonshire的热动力学模型,研究了PbZr1-xTixO3(x=0.5、0.6、0.7、0.8、0.9)的结构转变与电热效应。发现50MV/m的强电场可使一级结构相变转变为二级连续相变。此外,零场下当x=0.5、0.6、0.7、0.8、0.9,一级结构转变温度分别为T0=665K、691K、713K、729K、740K。在强电场作用下,一级结构转变逐渐转变为二级相变,而转变温度逐渐升高,导致最大电熵变增强,比热也随之降低。PbZr1-xTixO3(x=0.5、0.6、0.7、0.8、0.9)的最大电热温变出现居里温度以上,即出现在居里温度以上200K附近。     

La_(5/8)Ca_(3/8)Mn_(1-x)Co_xO_3(x≤0.1)体系电阻率低温最小值现象的散射机制

主要研究了La5/8Ca3/8Mn1-xCoxO3(x≤0.1)体系的低温电输运特性.在全温区,电阻率随温度变化曲线出现双绝缘—金属转变峰现象;各样品均在25 K附近存在一个有趣的低温电阻最小值现象,外加磁场可使其向低温区移动并产生抑制作用.通过对La5/8Ca3/8Mn1-xCoxO3(x≤0.1)样品在25 K附近的电输运特性进行的拟合分析,表明存在着弹性和非弹性散射过程的竞争,可用库仑相互作用和非弹性电子散射解释.拟合参数值的变化表明来自电子—电子、电子—声子及电子—磁子散射的共同作用,且电子—电子相互作用随着Co掺杂量的增加而增强,这与样品在低温下存在的铁磁—反铁磁相互竞争产生的团簇玻璃态有关.随着Co掺杂量增大,FM团簇减少且自旋冻结,使载流子局域化增强而导致电阻率增大.证明了与磁场和温度有关的电子散射进程引起电子的局域化效应乃是导致体系输运行为发生变化的主要原因.     

La2/3Pb1/3MnO3外延膜的结构及磁电特性研究

通过射频磁控溅射法在单晶LaAlO3(100)衬底上成功的沉积了膜厚为300 nm的La2/3Pb1/3MnO3外延膜。利用X射线衍射仪、原子力和超导量子干涉仪、直流四探针法对其结构、磁电特性进行了系统的研究。结果表明,薄膜为赝立方钙钛矿结构,沿(100)方向择优生长,具有良好的单晶外延结构。居里温度TC=345 K,在居里温度附近,发生铁磁-顺磁转变。此材料呈现出一种典型的自旋玻璃特性,是由于应力造成的。对于顺磁态、自旋玻璃态及铁磁态时其磁矩分布给予了合理的解释。在1 T磁场下,其磁电阻极大值为23.4%。     

LaFe_(11.6-x)Co_xSi_(1.4)系列化合物的磁热效应

采用X射线衍射和磁性测量等方法,研究LaFe11.6-xCoxSi1.4(x=0.1,0.2,0.3)系列化合物的结构和磁性.结果表明:LaFe11.6-xCoxSi1.4(x=0.1,0.2,0.3)的主相为NaZn13型立方结构,空间群为Fm-3c;随着Co含量的增加,该系列化合物的居里温度TC升高,x=0.1时TC约为202.2 K,并且具有大的磁熵变;外加磁场为1.5 T时,磁熵变-ΔSm=16.1 J/(kg.K).大的磁熵变来源于TC处磁化强度的陡峭变化和TC以上磁场诱发的变磁转变.     

钙钛矿锰氧化物Nd_(0.5)Sr_(0.3)Ba_(0.2)MnO_3多晶的磁性和相分离

通过固相反应法合成Nd0.5Sr0.3Ba0.2MnO3多晶样品,采用粉末X射线衍射(XRD)、超导量子磁强计(SQUID)和电子自旋共振谱仪(ESR),对样品的结构和磁性进行了研究.XRD检测结果表明,样品为单相,空间群为Pbnm.磁性测量和ESR结果表明,在降温过程中,样品经历了铁磁有序转变(TC=250K)、电荷有序转变(TCO=190K)和反铁磁转变(TN=120K).通过ESR谱线的参数随温度的变化可以观察到各个磁有序转变温度,TN相似文献   

(Mn1-xCox)65Ge35(x=0.2～0.5)合金的磁热效应

在氩气的保护下用熔炼法制备了(Mn1-xCox)65Ge35系列合金,通过X射线衍射和振动样品磁强计研究了样品的结构和磁熵变.结果表明,(Mn1-xCox)65Ge35系列合金在Co含量x=0.2时,样品为正交结构,磁矩反铁磁排列; 当Co含量0.2≤x≤0.5时,样品为六角结构,磁矩铁磁排列.随着Co含量的增加,合金的居里温度在250～302K范围内变化.在低磁场(0-1.5T)下,(Mn1-xCox)65Ge35系列合金的最大等温磁熵变为1.7J·kg-1·K-1.     

非晶态Fe-Zr-B-Dy合金的制备与磁热性能

非晶态磁热合金材料可以在很宽的温度范围内实现较大的磁制冷容量,其中铁基非晶态磁热合金因其具有近室温的磁熵变区间和低廉的成本受到广泛关注.本文通过感应熔炼铜辊甩带的方法成功制备出了一系列Fe_89?xZr₇B₄Dy_x(x=1,2,3,4)非晶态合金,并对其非晶形成能力和磁热性能进行了系统测试和分析.随着Dy含量的增加,该合金的玻璃形成能力得到改善,居里温度从296 K增加到334 K.磁熵变峰值和制冷能力也随着Dy含量的增加单调增长,在3 T的外加磁场下,Fe85Zr7B4Dy4合金的最大磁熵变达到了2.45 J K^?1 kg^?1,制冷能力为235 J kg^?1,相对于三元Fe-Zr-B体系,同一磁场下的磁熵变峰值提高60%以上.该非晶态合金原材料成本低廉,其磁热性能随着成分变化可以调控,居里温度远低于玻璃转变温度,能够保证材料在使用过程中的结构稳定性,有成为近室温的磁制冷工质的潜力.     

Ca_(0.5)Ba_(0.5)MnO_3多铁性的第一性原理

利用第一性原理电子结构计算方法,通过对CaMnO_3, BaMnO_3的软声子模式分析,构造出一种Ca_(0.5)Ba_(0.5)MnO_3(CBMO)合金结构.此合金可同时具有源于Mn原子的铁电(ferroelectric, FE)性与铁磁(ferromagnetic, FM)性,其中G型反铁磁(antiferromagnetic,AFM)构型下的电极化强度为6.70μC/cm~2,铁磁构型下的电极化强度为23.214μC/cm2.其产生的机制是半径较大的Ba原子可导致晶格发生应变,产生有效负压,减弱CaMnO_3的反铁畸变(antiferrodistortive, AFD)模对铁电模的抑制,进而诱导铁电极化.此性质意味着这种材料在磁场的作用下,由G型反铁磁构型转变为铁磁构型时的电极化强度会发生显著变化.基于第一性原理电子结构计算给出的不同磁结构总能,进一步拟合出了海森堡模型的参数,并针对其哈密顿量展开了有限温度下的Monte-Carlo模拟,模拟出的奈尔温度为70 K.这些结果从理论层面提出了一种新型的、源于相同原子的,并可能提供有效磁电耦合的多铁材料,并且可以为今后类似系统的相关实验提供理论参考.     

钙钛矿锰氧化物Pr1-xCaxMnO3(0.3≤x≤0.5)的结构和磁性研究

通过固相反应法合成了Pr1-xCaxMnO3(x＝0.3,0.4,0.5)系列多晶样品,对样品的结构和磁性进行了研究.XRD检测结果发现,样品均为单相,空间群为Pbnm.用超导量子磁强计(SQUID)对样品的磁性进行了研究,着重分析了掺杂浓度为x＝0.4的Pr0.6Ca0.4MnO3样品.从测得的M-T曲线可知,在降温过程中,样品经历了电荷有序转变和反铁磁转变,电荷有序温度TCO=250K,反铁磁转变温度TN=170K.通过不同温度的M-H曲线,证实了样品在各个阶段的磁有序转变.