相分离Eu0.5Sr0.5MnO3体系中的场诱导磁相变及输运特性研究

研究了半掺杂相分离锰氧化物Eu0.5Sr0.5MnO3样品的结构和电磁输运特性.在半掺杂情况下,该样品呈O′型正交结构,表明样品存在典型的Jahn-Teller畸变;在75 K附近样品的顺磁/反铁磁背景中开始出现铁磁相,在更低的温度42 K,4000 A/m磁场下M-T的场冷曲线和零场冷曲线出现明显分岔,样品的交流磁化率实部随温度的变化曲线中也在42 K观察到尖峰的出现,表现出团簇玻璃行为.在无外加磁场下该样品在整个测量温区均呈现绝缘体型导电行为,而在外加磁场1.6×106 A/m下出现磁场诱导的绝缘体-金属 (I-M)转变,其电输运特性符合可变程跳跃模型;研究表明,半掺杂Eu0.5Sr0.5MnO3样品的基态存在多种复杂而丰富的磁相互作用之间的竞争机理,其研究将为强关联锰氧化物体系物理机理的理解提供丰富的实验资料.     

La0.5(Ca,Sr)0.5MnO3中各种有序相电子结构和磁性的研究

在低温条件下,随着搀杂浓度的增加,La1-X(Ca,Sr)xMnO3材料在x＝0.5时会发生由铁磁态向反铁磁态绝缘体的相变过程.X-射线和中子衍射实验的研究进一步表明,在x＝0.5时由于自旋、电荷和轨道序的相互作用,形成了La1-x(Ca,Sr)xMnO3材料的Charge-Exchange(CE)型反铁磁结构,因此出现了一些反常的磁学性质.本文对La0.5(Ca,Sr)0.5MnO3材料各种有序相进行了深入的研究.以多带Hubbard模型为基础,我们运用平均场近似和实空间Recursion方法,计算了La0.5(Ca,Sr)0.5MnO3材料中各种轨道序的铁磁态,G-型反铁磁态和CE型反铁磁态的态密度和能量.通过对不同状态之间能量的比较,得出在La0.5(Ca,Sr)0.5MnO3材料中CE-型反铁磁态将是系统最稳定状态的结论.同时对CE-型反铁磁态密度的分析,可以看出由于赝能隙的产生,系统将逐渐向绝缘体转变这一趋势.所有这些结论都和中子衍射和X-射线衍射的实验结果相符合.     

钙钛矿La0.8Ca0.2MnO3多晶样品的制备及低温磁学特性

我们利用固相反应法制备了粉末状La0.8Ca0.2MnO3样品,其空间群为pnma,样品中存在超顺磁性粒子,其截止态和超顺磁态的转变温度为185K,从dσ/dT的负峰得到铁磁-顺磁相变居里温度为210K,在顺磁领域线性拟合而得到顺磁居里温度为216.4K,分子式有效磁矩为6.25μB,低温领域磁化曲线服从布洛赫T32定律,其自旋波劲度系数为49.2meV2.     

Nd0.7Sr0.3MnO3顺磁-铁磁转变的电子自旋共振谱

用电子自旋共振(ESR)在100～300K温区对Nd0.7Sr0.3MnO3的顺磁-铁磁相变进行了细致的观测.所得ESR信号显示,在居里温度附近温区,顺磁相中存在着铁磁团簇,铁磁相中也存在顺磁成分.巨磁电阻峰值出现在ESR谱形状变化急剧的温区.ESR线宽在顺磁态随温度升高而线性增大,在居里温度附近呈现了极小值.     

应力作用下GdTiO_3磁序相变的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究了GdTiO_3薄膜在压缩应力和拉伸应力作用下的磁序相变.计算结果表明:1)在LaAlO_3压缩衬底的作用下,GdTiO_3薄膜从铁磁基态转变为G型反铁磁基态.该结果不同于YTiO_3和LaTiO_3在LaAlO_3压缩衬底作用时都呈现A型反铁磁基态的情况.若进一步加大压缩应力,例如在(001)平面施加YTiO_3衬底,此时GdTiO_3薄膜基态才为A型反铁磁态.2)在LaScO_3和BaZrO_3拉伸衬底的作用下,GdTiO_3薄膜的基态仍是铁磁态,但是随着拉伸应力的增大,A型反铁磁态的能量和铁磁态的能量差逐渐缩小,即GdTiO_3薄膜的基态有转变为A型反铁磁态的趋势.3)在外加应力的作用下,GdTiO_3薄膜基态的磁序发生了相变,但是其绝缘性并没有变,说明GdTiO_3薄膜仍为Mott型绝缘体.     

La0.9Sr0.1MnO3薄膜中电流效应研究

用直流磁控溅射法在(100)LaAlO3衬底上制备了La0.9Sr0.1MnO3薄膜.经退火处理后薄膜的原子力显微镜形貌观测和X射线衍射分析显示具有比较好的质量.电阻率-温度关系表明La0.9Sr0.1MnO3薄膜在281 K处发生金属绝缘体转变.电流在0.01-4 mA范围内,薄膜的峰值电阻率随电流增大而减小,在4 mA下获得了30.5%的峰值电阻率变化率,并从相分离图像给出了简单解释.     

Nd0.5Ca0.5Mn0.97Co0.03O3体系的超声研究

系统研究了Nd0.5Ca0.5Mn0.97Co0.03O3单相多晶样品在低温下的电磁性质和超声特性.超声测量结果表明,体系在低温下超声声速出现异常,超声声速从室温开始随着温度的降低逐渐减小,并在220K附近声速达到最小,其相对变化(ΔV/V)超过2%.之后,随着温度的进一步降低,声速急剧硬化,其相对变化达到14.5%.分析表明这是由于体系中电-声子相互作用导致的电荷有序态转变的结果,该电声子耦合来源于Mn3 的JahnTeller效应.同时,该体系在100K左右出现了金属绝缘体转变同时伴随着铁磁相变,分析表明在低温下Co离子与Mn离子之间存在着铁磁交换作用,因此微量的Co掺杂会在反铁磁区域内形成部分铁磁小团簇,当铁磁团簇连通后,体系由反铁磁电荷有序态(AFMCO)向铁磁金属态(FMM)转变.研究结果表明了样品在电荷有序相变温度TCO与金属绝缘体转变温度TMI之间(TMI相似文献   

La2/3Ca1/3MnO3薄膜自旋输运特性研究

本文通过射频磁控溅射法制备了La2/3Ca1/3MnO3(LCMO)薄膜.该薄膜在接近峰值电阻温度Tp(Tp=308K)发生铁磁金属相-顺磁绝缘体相相变.磁场的作用下,电阻温度曲线较无磁场时发生右移,而且Tp点也向高温移动,(H=0.5T时,Tp≈314K;H=1.0T时,Tp≈318K);1T磁场所产生最大的磁电阻值为34%.激光作用下,电阻温度曲线向左移动,Tp变为300K,其最大的光致电阻变化相对值为43.5%.能带理论定性分析表明产生这一不同现象主要是由于eg电子的不同状态引起的.     

A位掺杂对La5/8(PrxCa1-x)3/8MnO3（x=0.25,0.5,0.75）相分离及输运性质的影响

采用固相反应法制备La5/8(PrxCa1-x)3/8MnO3(x=0.25,0.5,0.75)多晶样品,研究其磁性质和电磁输运特性.X射线衍射表明,La5/8(PrxCa1-x)3/8MnO3(x=0.25,0.5,0.75)多晶样品室温的晶体结构呈Pnma空间群的正交结构.磁化强度-电阻(M～T)关系显示,La5/8(PrxCa1-x)3/8MnO3(x=0.25,0.5,0.75)的居里温度TC随Pr掺杂量增加而逐渐降低,三种样品分别为160K、150K、100K.此外,随着Pr3+掺杂量增加,样品晶格畸变程度增大,铁磁相互作用减弱,并且三种成分均形成自旋玻璃态,其自旋冻结温度分别为150K、75K、70K.电阻-温度(ρ～T)关系表明,样品在x=0.25时出现电阻的双峰现象,这是由于样品中铁磁相与反铁磁相相互竞争造成的.结果表明,通过对钙钛矿锰氧化物的A位稀土掺杂,可对其CMR效应进行有效调控.     

Nd0.5Ca0.5Mn1-xAlxO3 (x=0,0.03)体系中电荷有序态的超声研究

系统研究了Nd0．5Ca0．5Mn1-xAlxO3(x=0,0．03)单相多晶样品在低温下的电磁性质和超声特性．电阻和磁化率测量表明,Nd0．5Ca0.5O3体系在TCO-257 K处发生了电荷有序相变．超声声速从室温开始随着温度的降低逐渐减小,并在TCO附近达到最小,之后,随着温度的进一步降低,声速急刷增加,同时伴随着一个尖锐的超声衰减峰出现.TCO附近的超声异常表明体系中存在着强烈的电-声子相互作用,该电-声子耦合来源于Mn3 的Jahn-Teller效应．在低温下,出现了另一个超声衰减峰,它的出现归结为反铁磁相与顺磁相之间的相分离现象.随着Al在Mn位的掺入,超声声速的最低点和衰减峰向低温移动,表明体系中的电荷有序态和反铁磁相均被部分抑制,     

La2/3 Ca1/3 MnO3中绝缘体-金属相变与CMR效应

我们研究了超大磁阻材料La2/3Ca1/3MnO3的磁电特性,发现由电阻测量得到的绝缘体－金属相变与由磁化曲线得到的顺磁－铁磁相变温区完全一致,均随磁场的增强推向高温区。结果证明绝缘体－金属相变起因于磁序的变化,并伴随着越大磁电阻效应的CMR的发生。     

La0.33Pr0.34Ca0.33MnO3薄膜的应变效应

采用脉冲激光沉积法分别在(100)LaAlO3和(100)SrTiO3基片上生长了La0.33Pr0.34Ca0.33MnO3 薄膜,并通过磁测量和电输运测量对生长在不同基片上的La0.33Pr0.34Ca0.33MnO3薄膜的物性进行了研究.结果表明,基片和薄膜之间的压应力导致La0.33Pr0.34Ca0.33MnO3薄膜容易出现铁磁相,而电荷有序相则被抑制.基片和薄膜之间的张应力则导致La0.33Pr0.34Ca0.33MnO3薄膜容易出现电荷有序相,铁磁相被抑制.导致该现象的可能原因之一是应力使得晶格中Mn-O键角发生改变而引起双交换作用的改变.     

La0.5Sm0.2Sr0.3MnO3/x（Sb2O3）体系电输运性质及MR温度稳定性

用固相反应法制备La0.5Sm0.2Sr0.3MnO3/x(Sb2O3)(x=0.00,0.02,0.04,0.05,0.075,0.10,0.15)系列样品,通过X射线衍射(XRD)谱、电阻率-温度(ρ～T)曲线、ρ～T拟合曲线、磁电阻-温度(MR～T)曲线,研究了该体系的电输运性质及MR的温度稳定性.所有样品的电输运性质都表现出绝缘体-金属相变,相变温度很高(312K)且基本保持不变,随Sb2O3复合量增大,电阻率迅速增大,类金属导电可以用ρ=ρ0+AT2公式拟合,表明导电机制是电子-电子相互作用,x=0.075的样品,在200～320K温区磁电阻基本保持不变,MR的温度稳定性是晶界引起的隧穿磁电阻与钙钛矿颗粒体相本征磁电阻竞争的结果.     

La2/3Ca1/3MnO3超薄膜应力弛豫过程及性质研究

锰氧化物庞磁电阻材料超薄膜的应力弛豫特性的研究对理解这一强关联体系的特性及应用都具有重要的意义.为此,我们研究了不同温度退火的La2/3Ca1/3MnO3/LaAlO3超薄膜的形貌、结构、电输运特性等.发现退火导致的应力弛豫对薄膜的性质有很强的调制作用,其电输运性质及结构呈现明显的阶段性变化过程,我们提出了一个高温应力弛豫模型对所观察到的实验现象进行了解释.实验中观察到的规则的自相似网状纳米结构,显示了薄膜应力弛豫过程中自组织生长的分形特征.     

La0.67Sr0.08Na0.25MnO3的奇特输运性质及CMR效应

用固相反应法制备了La0.67Sr0.08Na0.25MnO3样品.通过磁化强度-温度(M-T)曲线、电阻率-温度(ρ-T)曲线以及ρ-T拟合曲线研究了样品的输运性质及庞磁电阻(colossal magnetoresistance,CMR)效应.结果表明,ρ-T曲线和磁电阻.温度(MR-T)曲线均出现双峰现象;高温峰是伴随顺磁-铁磁(PM-FM)相变出现绝缘体-金属(1-M)相变,低温峰是颗粒界面效应;两个绝缘相输运机理不同:较低温度下(248K＜T＜274K),P(T)符合极化子的可变程跃迁模型,而在更高温区(330K＜T＜374K),ρ(T)符合极化子近邻跃迁模型;两个类金属相输运机理也不同:在低温区(67K＜T＜186K),满足ρ-T2.5关系,输运机理是自旋波散射和电-磁子散射作用,而在高温区(292K＜T＜304K),满足ρ-T2关系,输运机理是单磁子散射作用.     

SmFeO_3/La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3超晶格中应力效应与磁性质

本文采用脉冲激光沉积(PLD)方法,在NdGaO3(110)衬底上制备出了由钙钛矿锰氧化物材料La0.7Sr0.3MnO3和正铁氧体材料SmFeO3构成的高质量外延超晶格.在这一超晶格体系中,固定层数不变,当La0.7Sr0.3MnO3层厚度大于SmFeO3层的厚度时,超晶格的晶格逐渐发生弛豫,反之,则与衬底很好地共格.此外,伴随着这种应变状态的改变,超晶格的磁转变温度TC逐步增加,易磁化轴发生转变.我们认为这种应力状态以及磁性质的改变来源于强正交性的SmFeO3与菱形La0.7Sr0.3MnO3中氧八面体的界面耦合.     

两种不同(Ba,Sr)TiO3薄膜介电-温度特性的研究

研究并比较了两种不同(Ba0.5,Sr0.5)TiO3(BSTO)薄膜介电-温度特性.采用脉冲激光沉积技术在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备BSTO薄膜,发现制备条件的不同,可以得到介电性质完全不同的BSTO薄膜.在550℃和氮气氛下制备的BSTO薄膜在常温下具有很高的介电常数,在10kHz下,超过2500,并在200K温度以上介电常数基本不变.它的一些电学性质不同于在正常条件(650℃和氧气氛下)制得的BSTO薄膜,而类似于目前广泛报道的巨介电常数材料如CaCu3Ti4O12.两种薄膜介电性质测试结果表明: 氧气氛下制备的BSTO薄膜呈现铁电-顺电相变,符合居里-外斯定律;低温氮气氛下制备的BSTO薄膜,介电弛豫时间和温度的关系符合德拜模型,是热激发弛豫.文中给出了产生这种介电特性的初步解释.     

两种不同(Ba,Sr)TiO3薄膜介电-温度特性的研究

研究并比较了两种不同(Ba_0.5,Sr_0.5)TiO₃(BSTO)薄膜介电-温度特性.采用脉冲激光沉积技术在Pt/Ti/SiO₂/Si(100)衬底上制备BSTO薄膜，发现制备条件的不同，可以得到介电性质完全不同的BSTO薄膜.在550℃和氮气氛下制备的BSTO薄膜在常温下具有很高的介电常数，在10kHz下，超过2500，并在200K温度以上介电常数基本不变.它的一些电学性质不同于在正常条件(650℃和氧气氛下)制得的BSTO薄膜，而类似于目前广泛报道的巨介电常数材料如CaCu_３Ti_４O₁₂.两种薄膜介电性质测试结果表明: 氧气氛下制备的BSTO薄膜呈现铁电-顺电相变，符合居里-外斯定律；低温氮气氛下制备的BSTO薄膜，介电弛豫时间和温度的关系符合德拜模型，是热激发弛豫.文中给出了产生这种介电特性的初步解释. 关键词： 薄膜 脉冲激光沉积 介电弛豫     

Ru掺杂La0.7Ca0.2Ba0.1Mn1-xRuxO3的磁性和输运性质

利用固相反应法制备了Ru掺杂La0.7Ca0.2Ba0.1Mn1-xRuxO3(x=0～0.06)的多晶样品,探讨了Ru掺杂对体系结构,输运性质以及磁电阻的影响.多晶X射线衍射证实所有样品均保持简单立方钙钛矿结构.通过零场冷却(ZFC)和加场冷却(FC)下的磁化曲线的测量发现随温度降低样品发生了顺磁(PM)到铁磁(FM)的相变,且样品的居里温度(Tc)随Ru掺杂发生了显著的变化,从x=0.00时的306.7K,下降到x=0.02时的294.3K,紧接着又上升到x=0.04时的302.4K.测得居里温度明显高于La0.7Ca0.2Ba0.1Mn1-xMoxO3体系,而且其磁性也大为增强.由零场和外加磁场H=1T测量得到样品的ρ～T曲线表明随温度降低样品同时发生了从绝缘体到金属的转变,绝缘体-金属转变温度低于相应的居里温度.适量的Ru掺杂降低了样品的电阻率,增强了低温时的磁电阻.     

用溶胶-凝胶法合成La1-xCaxMn1.03O3(x≥0.5)薄膜的电磁性质

本文报道了用La、Ca、Mn的环烷酸盐溶液,采用溶胶－凝胶（sol-gel)方法,在LaAlO3(100）衬底上制备La1-xCaxMn1.03O3薄膜,并研究了它们的电磁性质。Ca含量x在0.5-0.621范围,电阻率随温度的变化关系,是从类半导体行为向金属导电行为转变,在x≥0.5的4个样品中并没有发现电荷有序绝缘体（COI）和反铁磁绝体（AFI）现象。