稀土锰氧化物La0.7Ca0.3Mn1-xCuxO3低场磁电阻及电传输特性研究

采用溶胶-凝胶法制备了系列多晶CMR材料La0.7Ca0.3Mn1-xCuxO3（x=0%,1%,5%,10%,15%,20%）。在77-350 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TC随掺杂量增加而递减;系列样品的电阻率峰及磁电阻峰在整个测温范围内随掺杂量的增加均依次被展宽直至消失,当掺杂量为x≥10%时,电阻率随温度的变化在整个测温范围内呈现绝缘相行为;同时还发现,掺杂量为x≥10%时,样品的磁电阻在整个测温区内基本表现为隧穿磁电阻。基于我们采用蒙特卡罗模拟方法提出的逾渗模型及隧穿磁电阻模型,对样品的磁电阻行为进行了很好的解释。对系列样品的ρ-T曲线进行lnρ-T^-（1/4）系拟合,发现掺杂量为x=10%样品在整个温区内的lnρ-T^-（1/4）系基本呈线性。     

IrO_2掺杂对La_(0.7)Ca_(0.2)Sr_(0.1)MnO_3室温磁电阻效应的增强

将IrO2掺杂到固相反应法制备的La0.7Ca0.2Sr0.1MnO3(LCSMO)微粉中,制备了(1-x)La0.7Ca0.2Sr0.1MnO3+xIrO2(LCSMO/IrO2)复合体系。通过X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)以及直流四探针法测试,对复合材料的结构及性能进行了研究。结果发现,在复合体系中,一部分Ir4+离子取代了B位的Mn4+离子,另一部分以IrO2氧化物的形式存在于颗粒的边界处。随着IrO2掺杂量的增加,样品的比饱和磁化强度(σs)快速下降,而居里温度(TC)先下降后上升,电阻率也发生显著变化。与此同时,IrO2的掺杂使样品的低场磁电阻效应(LFMR)和高场磁电阻效应(HFMR)都有所增强,在H=3 kOe,T=307 K,x=5%的样品磁电阻达到11.65%;同样对于x=5%的样品,在H=2 T,T=295 K,磁电阻达到28%,室温磁电阻得到显著增强,这可能与本征磁电阻效应的特点及材料的TC和相变温度接近室温有关,另外掺杂物本身的特性对磁电阻的增强也有一定的影响。     

Nd-Sr-Mn-O钙态矿锰氧化物的低场磁电阻效应

采用固相烧结法和脉冲激光沉积法分别制备了钙态矿型锰氧化物Nd1-xSrxMnO3(x=0．1，0．2，0．3，0．4，0．5)大块多晶和Nd0．7Sr0．3MnO3在(100)LaAlO3基片上的单取向薄膜样品，分别研究了这些样品的磁电阻效应。研究表明，在多晶样品中，x=0．3时具有最大的磁电阻比，其值在240K和1T磁场下可达24．2％。对于同一成分的外延薄膜，发现磁电阻随着沉积时基片温度Ts的升高而下降，当Ts=500℃时的制备态薄膜在同样条件下的磁电阻可达84％，随着外加磁场增大到5T，磁电阻将线性增大到275％。并讨论了造成单取向膜和块材磁电阻不同的原因。     

稀土Dy3+掺杂Fe3O4的合成及电磁性质

通过溶胶-凝胶法，合成了稀土Dy^3＋掺杂的Fe3O4样品，研究了掺杂对电磁性质的影响。通过X射线衍射分析发现，由于离子半径的不匹配，Fe3O4中稀土离子的高浓度掺杂不能实现，仅有极少量的稀土离子取代了Fe3O4中的Fe^3＋。通过振动样品磁强计对磁性质进行了表征，掺杂引起样品饱和磁化强度发生变化，这可能是因为Dy^3＋取代引起的磁化强度增加和杂相引起的磁化强度降低共同作用的结果。四电极法研究隧道磁阻发现，磁阻与掺杂量的关系表现出降低-升高-降低的特殊变化规律。这主要是由于掺杂Fe3O4自旋极化率降低导致隧穿磁阻下降，同时，掺杂Fe3O4在隧穿颗粒体系中实现了第二相即绝缘相的同步合成，第二相的出现有利于隧穿磁阻的增加。     

硼和铟掺杂对Fe81Ga19快淬薄带的微结构、磁致伸缩性能及磁性的影响

通过甩带快淬法制备三元合金（Fe_0.81Ga_0.19）_100-xB_x （Fe-Ga-B）和（Fe_0.81Ga_0.19）_100-xIn_x （Fe-Ga-In）薄带样品,并对Fe-Ga-B合金样品进行热处理。通过高分辨X射线衍射（HRXRD）和扩展X射线吸收精细结构谱（EXAFS）技术表征薄带的微观结构,利用振动样品磁强计和标准电阻应变仪测量了样品的磁性及饱和磁致伸缩系数。研究表明,有序的L1₂相降低了（Fe_0.81Ga_0.19）₉₈B₂样品的磁致伸缩系数。B原子添加形成的Fe₂B相和modified-DO₃相有利于提高Fe-Ga合金的磁致伸缩系数。但Fe₂B相的饱和磁化强度小于A₂相,饱和磁场却远大于A₂相,因此随着B含量的增加,Fe-Ga-B薄带的饱和磁化强度逐渐减小,矫顽力逐渐增加。合金中形成的非磁性富In相使得In掺杂Fe-Ga-In合金的磁致伸缩系数和饱和磁化强度均减小。非磁性富In相使晶格产生畸变,减弱了磁弹性效应,并且抑制了磁畴的运动,从而明显地减小了Fe-Ga带材样品的磁致伸缩系数以及饱和磁化强度,提高了Fe-Ga合金的矫顽力。     

Tb(Co_(1-x)Sn_x)_2合金的结构和磁热效应

通过X射线衍射和磁性测量研究了Tb(Co1-xSnx)2(x=0,0.025,0.050,0.075,0.100)合金的相结构和磁热性能。经分析可知Sn在TbCo2中的替代是有限的,X粉末衍射分析确定TbCo2具有MgCu2结构,其他样品由TbCo2,TbCo3和Tb5Sn3三相组成,TbCo2为主要相。随着Sn成分的增加,杂质相TbCo3和Tb5Sn3的含量增加,所有样品保持第二序磁相变。Sn的替代使磁相变的温度稍微有所提高,样品TbCo2的TC值为230 K,样品Tb(Co0.950Sn0.050)2的TC值为233 K,但Sn的成分继续增加,样品的TC值有所下降。在外加磁场2 T的作用下,样品Tb(Co1-xSnx)2(x=0,0.025,0.050,0.075)最大磁熵变值分别为3.44,2.29,1.64,1.16 J.kg-1.K-1。     

巡游磁体Sr1-xCaxRuO3系列的磁性

固相反应法制备了Sr1-xCaxRuO3系列. PPMS测量了样品的零场冷却和加场冷却磁化强度和交流磁化率. 居里-外斯定律确定了样品的顺磁居里温度TP. 结果表明, 随x的增加, TP减小. 当x≤0.6时TP大于零; 当x>0.6时TP小于零. 利用交流磁化率随温度变化的关系确定样品的铁磁居里温度TC, 随x的增加TC减小. 当x=0.8时TC降至4 K; 而当x=1.0时, 即使温度降到1.7 K, 也未出现磁有序.     

一级相变磁制冷材料LaFe_(11.6)Si_(1.4)合金的磁相变特性系统分析

以La Fe11.6Si1.4合金为研究对象,系统分析了该一级相变材料的居里温度(TC)、磁场诱导磁相变的临界磁场(HC)、磁化率(χ)、磁滞、磁熵变(ΔS)、制冷能力(RCP)等磁性特性。结果表明:温度诱导磁相变的居里温度和磁场诱导磁相变的临界磁场均随磁场呈线性增加,ΔTC和ΔH随磁场和温度的变化率的值分别为4.1 K·T-1和0.2 T·K-1。当合金处于纯铁磁态和顺磁态时熵变磁熵变几乎为零,但磁场诱导的磁相变,会导致某一定温度下合金磁熵变有一个突变。但合金最大熵变并不是随磁场的增加而线性增加,当磁场达到一定值后随磁场增加其值基本没有变化。不同模型计算的制冷能力均随磁场的增加而呈线性增加。在两相共存态中,同一温度下两种不同铁磁的磁化率存在差异,即因磁场诱导的铁磁态相与合金中本身的铁磁态相的磁化率存在差异,且前者小于后者,这种物理现象对深入研究温度诱导和磁场诱导磁相变的差异有一定的参考价值。     

钙钛矿锰氧化物La_(0.875)Eu_(0.025)Sr_(0.1)MnO_3的磁性和磁卡效应研究

多晶样品La_(0.875)Eu_(0.025)Sr_(0.1)MnO_3用传统固相反应法制备得到。X射线衍射仪(XRD)表明样品为纯相。通过测量磁化强度随温度的变化曲线(M-T)、不同温度下磁化强度随磁场的变化曲线(M-H)研究了该多晶样品的磁性及磁卡效应。研究发现:样品在低温部分表现出团簇自旋玻璃的特征,在15～125 K温度范围内表现为铁磁特征;在125～350 K温度范围内表现出预成型团簇相的特征;在350 K以上表现出纯顺磁特征。在居里温度T_C≈119 K附近,系统发生了二级相变而且出现较大的磁熵变值,样品在7 T外加磁场下的最大磁熵变绝对值为2.83J·K~(-1)·kg~(-1),磁制冷效率为427.53 J·kg~(-1)。因此,该样品具有在高温区实现磁制冷的潜能。     

类钙钛矿化合物(La0.8-xCexSr0.2)0.97MnO3的电磁性能研究

探索性地研究了由内含不同程度CeO2的廉价原料--La2O3制备的, 名义成分为 （ La0.8-xCex Sr0.2）0.97MnO3 （x=0～0.26） 类钙钛矿锰氧化物的相结构、电磁性能, 及其作为固体氧化物燃料电池（SOFC）空气极材料的可能性. 实验显示, 样品中除了磁性的钙钛矿相外, 均出现了非磁性的Mn3O4相和不同程度的CeO2相;随着制备样品的原材料La2O3纯度的不同, 样品的电阻率、磁电阻比等电磁特性也随之发生明显的变化;样品在1 T磁场下的室温磁电阻比的范围可达-3%～-14%;对x=0, 0.037, 0.26的样品, 其电导率在600 K以上高温区均表现出较好的温度稳定性, 表明其作为SOFC空气极材料的可行性.     

钙钛矿锰氧化物(La_(1-x)Gd_x)_(0.5)Sr_(0.5)MnO_3的磁电阻效应

采用传统的高温固相法制备了多晶样品(La1-xGdx)0.5Sr0.5MnO3(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4),利用X射线衍射仪(XRD)、超导量子磁强计(SQUID)、标准四端引线法分别对样品结构、磁性、电性以及磁电阻效应进行了研究。研究表明:Gd的少量替代并没有引起结构变化;随着Gd含量的增加,所有样品的居里温度TC和金属-绝缘体转变温度Tp都降低了;在TC附近发现了磁电阻效应,同时在低温下发现了更大的磁电阻;并且Gd的少量替代可使磁电阻MR增大。     

Gd5Si1.75Ge1.75Sn0.5的结构、磁相变与磁熵变

采用粉末XRD和振动样品磁强计研究了Gd5Si1.75Ge1.75Sn0.5合金的结构、磁相变和低场变化下的磁熵变。磁性测量结果表明,Gd5Si1.75Ge1.75Sn0.5合金的磁化强度在居里温度附近发生突变,具有一级相变的典型特征,室温具有Gd5Si2Ge2型单斜结构;合金低场磁热效应非常明显,1.8T磁场变化下,在其居里温度272K附近的最大磁熵变为16.7J.kg-1.K-1。用成本低廉的Sn取代Gd5Si2Ge2中部分Si和Ge后,Gd5Si1.75Ge1.75Sn0.5在低磁场变化下的磁熵变比金属Gd大得多并略高于Gd5Si2Ge2。     

尖晶石结构MFe_2O_4(M=Ca,Mg,Cu,Zn)纳米晶粉末的制备和磁性能（英文）

采用新型氨基凝胶自燃法成功制备出尖晶石结构MFe_2O_4(M=Ca,Mg,Cu,Zn)纳米晶粉末。对合成粉体样品的物相、形貌和磁性能进行了详细的研究。经能量色散X射线谱分析确定了合成MFe_2O_4粉末的高纯度。系统地研究了所合成的MFe_2O_4纳米晶粉末的磁性能。所有样品的磁滞回线均较窄,表明了它们具有软磁的特征。经测试得出4种铁氧体的饱和磁化强度(M_s)分别为2.1,29.3,24.1和4.2 emu·g~(-1);剩余磁化强度(M_r)分别为0.2,2.3,11.4和0.2 emu·g~(-1)。这4种铁氧体样品的M_r/M_s值均小于0.5。对CaFe_2O_4和MgFe_2O_4两种典型铁氧体的零场冷却和场冷磁性能作了详细的研究。其中CaFe_2O_4样品的磁化强度在75 K以下有不一致的变化趋势,这是由于其发生了磁相变。     

(La1-xREx)2/3Sr1/3MnO3(RE=Y,Sm,Eu,Tb;x=0.1～0.5)的晶体结构及磁性质研究

采用空气中固相反应烧结法制备了一系列钙钛矿结构的(La1-xREx)2/3Sr1/3MnO3(RE=Y,Sm,Eu,Tb;x=0.1～0.5)稀土锰氧化物多晶样品.X射线衍射(XRD)分析表明掺杂RE部分替代La以后,样品的晶体结构为正交结构,空间群为Pbmm.在室温(300K)和液氮温度(77K)下分别测试了样品的磁性质,发现磁性质的改变与RE的掺入量以及RE的离子半径有关.在掺Tb的样品中明显存在巨磁电阻效应,磁场为2 T,温度为300和77 K分别测得(La0.6Tb0.4)2/3Sr1/3MnO3和(La0.7Tb0.3)2/3Sr1/3MnO3的磁电阻(MR)为80%和85%.随着Tb掺杂量的增加,在不同的磁场下,样品电阻-温度关系曲线的峰均向高温方向移动.     

基于数值方法研究双层钙钛矿锰氧化物(La_(0.9)Eu_(0.1))_(4/3)Sr_(5/3)Mn_2O_7的磁性和磁熵变

采用传统固相反应法制备多晶样品(La_(0.9)Eu_(0.1))_(4/3)Sr_(5/3)Mn_2O_7,测量了样品的磁化强度与温度关系曲线(M-T),并且采用数值方法研究了该多晶样品的磁性及磁卡效应。利用正交多项式最小二乘拟合方法对钙钛矿锰氧化物(La_(0.9)Eu_(0.1))_(4/3)Sr_(5/3)Mn_2O_7的磁化强度曲线M(H,T)进行拟合,再根据拟合的数据计算出样品的Arrott曲线和磁熵变值。研究发现:该样品处于低温时系统呈现铁磁性,而处于高温时系统呈现出顺磁性;当温度在Tc3D≈75 K附近,系统发生了一级相变而且出现较大的磁熵变值,样品在1 T外加磁场下的最大磁熵变值为1.53J·(kg·K)~(-1)。因此,该样品具有在液氢温区实现磁制冷的潜能。计算结果显示,拟合数据和实验数据误差较小,结果比较满意。说明此种方法适用于计算该样品的磁性和磁熵变。     

多铁性铬氧化物YCrO3体系的磁特性及比热研究

系统研究了低温条件下铬氧化物YCrO3体系的磁特性及比热特点.实验结果表明,在高温区(T＞140 K)直流磁化率随温度的变化遵从居里-外斯定律,YCrO3体系处于顺磁状态,样品的有效平均磁矩μefr=3.99μB、顺磁居里-外斯温度TCw =-340 K,即体系具有反铁磁性.在TN =140 K附近,YCrO3体系经历了由顺磁态向倾角反铁磁态的相转变,其自旋磁结构一直保持为Г4(Gx,Ay,Fz;FRz);低温条件下(T＜140 K),体系具有完整闭合的磁滞回线,表明YCrO3样品具有反铁磁性的同时,具有明显的弱铁磁性,且随温度的降低铁磁性逐渐增强.对应于磁相变温度TN,比热曲线在140 K附近出现尖锐的λ形反常突起,由于Y离子没有磁性,显示了Cr3+磁矩亚晶格的顺磁-反铁磁相变对比热的贡献.     

(1-x)La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/xCuO复合体系与La_(0.67)Ca_(0.33)Mn_(1-x)Cu_xO_3电输运行为比较

用不同实验方法制备了名义组分为(1-x)La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/xCuO(LCMO/CuO)和La_(0.67)Ca_(0.33)Mn_(1-x)Cu_xO_3(LCMCO)两组样品,在宽的温度范围内研究了样品的电输运行为随Cu含量x的变化关系,发现这两组样品表现出不同的行为.对于LCMCO,随x的增加,金属-绝缘体转变温度T_p迅速降低,当x=5.5%,样品表现出绝缘体导电行为;而LCMO/CuO复合样品,当x≤6%时,随x增加,Tp逐渐下降,x≥6%时,T_p不再继续降低,所有样品几乎表现出相同的电输运行为.另外,这两组样品均表现出较好的低场磁电阻效应(LFMR),在0.3 T下样品的最大磁电阻分别达到了～76%和88%.基于样品结构以及制备过程的分析,我们认为LFMR效应的增强主要是因为颗粒边界上形成的Cu相关自旋无序层引起的.     

La-(Ca,Ba)-Mn-O材料磁电阻特性

用固相反应法制备了La2/3(CaxBa1-x)1/3MnO3(x=0.00, 0.40, 0.45, 0.55, 0.60, 1.00) 6种多晶CMR材料, 测量了材料在77～350 K范围内零磁场和0.4 T外磁场下的电阻率.在不同的温度区域呈现不同的电阻率以及磁电阻随温度的变化行为, 说明存在不同的磁电阻效应的机制.证实了高温下的电阻率峰为I-M转变.研究发现掺杂量x=0.55, 0.60两种材料在室温有较大的磁电阻, 表明掺杂量大小影响材料特性.     

La0.8Sr0.2Mn1-xNixO3微波吸收特性

采用溶胶-凝胶法制备La0.8Sr0.2Mn1-xNixO3(y=0.12,0.14),用X射线,扫描电镜对样品结构和形貌进行了表征,用HP8722型矢量网络分析仪测定样品2~18 GHz损耗角正切及微波吸收特性曲线,发现y=0.14,样品厚度2.0 mm,吸收峰值达到了14 dB,10 dB以上吸收带宽达到了3.5 GHz。对该材料的电磁损耗机理进行了研究,发现在频率12.08 GHz附近有突变发生,2~12.08 GHz频段损耗主要以介电损耗为主,12.08~18 GHz频段损耗是以磁损耗为主。     

有效介质模型对La0.67-xYxCa0.33MnO3化合物多孔陶瓷样品ρ-T曲线的拟合分析

介绍并采用有效介质模型对钙钛矿型氧化物La0．670xYxCa0.l33MnO3(x=0．1，0．2)多孔陶瓷样品的ρ-T曲线进行了拟合分析。结果显示，在磁场作用下，样品中的铁磁相和顺磁相随机分布的温度范围变宽，自旋极化子的激活能减小。描述这些样品的ρ-T曲线需要建立更加复杂的模型。