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磁性和非磁性元素掺杂的自旋梯状化合物Sr_(14)(Cu_(0.97)M_(0.03))_(24)O_(41)(M=Zn,Ni,Co)的结构和电输运性质
引用本文:程莉,汪丽莉,蒲十周,胡妮,张悦,刘雍,魏伟,熊锐,石兢.磁性和非磁性元素掺杂的自旋梯状化合物Sr_(14)(Cu_(0.97)M_(0.03))_(24)O_(41)(M=Zn,Ni,Co)的结构和电输运性质[J].物理学报,2010,59(2):1155-1162.
作者姓名:程莉  汪丽莉  蒲十周  胡妮  张悦  刘雍  魏伟  熊锐  石兢
作者单位:(1)武汉大学物理科学与技术学院,教育部声光材料与器件重点实验室,武汉 430072; (2)武汉大学物理科学与技术学院,教育部声光材料与器件重点实验室,武汉 430072;武汉大学化学与分子科学学院,湖北省有机高分子光电材料重点实验室,武汉 430072; (3)武汉大学物理科学与技术学院,教育部声光材料与器件重点实验室,武汉 430072;武汉大学化学与分子科学学院,湖北省有机高分子光电材料重点实验室,武汉 430072 ;中国科学院国际材料物理中心,沈阳 110016
基金项目:国家自然科学基金(批准号:10674105)和国家基础科学人才培养基金(批准号:J0830310)资助的课题.
摘    要:利用固相反应法制备了Sr14Cu24O41及其系列B位掺杂Sr14(Cu0.97M0.03)24O41(M=Zn,Ni,Co)的样品.X射线衍射分析显示,所有样品均为纯相,晶格常数a与c没有明显的变化;Zn掺杂样品晶格常数b没有明显变化,而Ni,Co掺杂样品晶格常数b分别稍有增加.选区电子衍射研究揭示:磁性元素Ni,Co及非磁性元素Zn掺杂,可能主要替代了Sr14Cu24O41结构中自旋链上的Cu原子,从而影响了自旋链上的dimer排列,破坏电荷有序超结构.电输运测量显示:Zn2+,Ni2+,Co3+离子掺杂样品的电阻率降低,但仍体现半导体行为,所有的掺杂样品都存在一个渡越温度Tρ,当TTρ时,其导电机理是以单空穴热激发导电占主要地位,在TTρ时,配对的局域化空穴的一维变程跳跃导电占主要优势;在相同的掺杂量下,非磁性元素Zn掺杂对电阻率值的影响大于磁性元素Ni,Co掺杂的影响,而磁性元素Ni,Co掺杂对渡越温度Tρ的影响大于非磁性元素Zn掺杂的影响.

关 键 词:自旋梯状化合物  Sr14Cu24O41  B位掺杂  输运性质
收稿时间:2009-01-20

Structure and electric transport properties of the spin ladder compound Sr_(14)(Cu_(0.97)M_(0.03))_(24)O_(41)(M=Zn,Ni,Co)
Cheng Li,Wang Li-Li,Pu Shi-Zhou,Hu Ni,Zhang Yue,Liu Yong,Wei Wei,Xiong Rui,Shi Jing.Structure and electric transport properties of the spin ladder compound Sr_(14)(Cu_(0.97)M_(0.03))_(24)O_(41)(M=Zn,Ni,Co)[J].Acta Physica Sinica,2010,59(2):1155-1162.
Authors:Cheng Li  Wang Li-Li  Pu Shi-Zhou  Hu Ni  Zhang Yue  Liu Yong  Wei Wei  Xiong Rui  Shi Jing
Abstract:Polycrystalline samples of Sr_(14)(Cu_(0.97)M_(0.03))_(24)O_(41)(M=Zn,Ni,Co) were synthesized by standard solid state reaction method.All samples are single phase as identified by X-ray diffraction, no regular shift of lattice parameters a, c is found, but the lattice parameter b increases slightly with doping magnetic ions Ni and Co, and has no change with doping non-magnetic ion Zn, respectively.Selected area electron diffraction experiments show that Zn, Ni and Co ions may substitute for Cu ions in the chain.All the doping compounds are still semiconductors and have a crossover temperature T_ρ like the parent phase Sr_(14) Cu_(24)O_(41).The influence of magnetic ion Ni or Co doping on the resistivity is smaller than that of non-magnetic ion Zn doping, while the influence of non-magnetic ion Zn doping on crossovertemperature is smaller than that of magnetic ion Ni or Co doping.
Keywords:spin ladder compound  Sr14Cu24O41  B-site doping  transport property
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