钙钛矿锰氧化物La0.7Sr0.3MxMn1-xO3(M=Cr,Fe)的巨磁电阻效应与磁性

研究了溶胶-凝胶法制备氧化物巨磁电阻材料的工艺,制备了La_0.7Sr_{0.3< /sub>CrxMn1-xO3(x=0,0.10,0.15)和La0.7Sr0.3FexMn1-xO3(x=0.05,0.10,0.16)两 系列的单相钙钛矿锰氧化物多晶样品,并研究了Cr,Fe替代La0.7Sr0.3MnO3中部分Mn后对其结构、磁性和巨磁电阻性质的影响.观察到La0.7 Sr0.3Cr0.15Mn0.85O3和La0. 7Sr0.3Fe0.05Mn0.95O3两个样品的 电阻-温度曲线都出现了双峰.定性讨论了可能产生双峰的机制.随Cr(或Fe)替代量的增加, 材料的居里温度很快下降,铁磁性减弱,导电性降低,巨磁电阻效应增强.但与Fe掺杂相比 ,相同数量的Cr掺杂对材料的影响要小. 关键词： 巨磁电阻效应 溶胶-凝胶工艺 电阻-温度曲线 金属绝缘体转变}     

Ag掺杂对La0.7Ca0.2Sr0.1MnO3室温磁电阻效应的增强

本文采用固相反应法制备了一系列La07Ca0.2Sr0.1MnO3/Ag复合物样品,分别测量了样品的XRD图、电阻-温度曲线、磁化强度-温度曲线及磁电阻随温度、磁场的变化关系.实验结果表明,金属Ag颗粒均匀地填隙在La0.7Ca0.2Sr01MnO3晶界处,没有与母体La0.7Ca02Sr0.1MnO3发生反应.该系列样品的金属-绝缘体转变温度Tp及居里温度Tc与LCSMO的Tp及Tp保持一致,没有受到Ag填隙原子的影响.值得注意的是室温下的磁电阻效应显著增强,当Ag掺杂量为25%时,磁电阻效应分别达到23%(316 K,0.3 T)和40%(303 K,2.5 T).这是因为填隙在La07Ca0.2Sr01MnO3晶界上的Ag有效地改善了晶粒边界,使得磁电阻效应增强.     

掺杂稀土锰氧化物的巨磁电阻效应

介绍了掺杂稀土锰氧化物的巨磁电阻效应研究概况和最新进展，在综合目前实验和理论研究结果的基础上，对在掺杂稀土锰氧化物材料中引起巨磁电阻效应的物理机制进行了探讨，对这一材料的应用前景和需要做的工作进行了讨论。     

巨磁电阻效应实验仪的研制与应用

阐述了巨磁电阻效应实验原理、实验内容和实验方法,该仪器可测量巨磁电阻阻值与磁感应强度关系,并与正常磁电阻、坡莫合金磁电阻特性进行比较,仪器还提供巨磁电阻传感器特性测量及系列应用实验供教学使用.     

多晶La0.7Sr0.3MnO3的低温输运性质和磁电阻效应

详细研究了由纳米晶粒组成的块体多晶La0.7Sr0.3MnO3(LSM)的电阻率和磁电阻效应,以及它们的温度依赖性.随着温度从室温降低,电阻率(ρ)在250K附近存在一最大值,低于该温度后,样品表现为金属导电特性,随后在50K附近存在一极小值.也就是说在低于50K的温度范围内,随着温度降低ρ反而升高,表现为绝缘体性的导电特性.经研究发现,这种随温度降低ρ反而增加的现象与隧穿效应的理论模型(lnρ∝T-1/2)符合得很好.这种现象是由于传导电子在通过邻近LSM晶粒间表面/界面层时的隧道效应所导致的.这种低温下电阻率的极小值现象来源于隧穿效应和LSM晶粒本征的金属导电特性的相互竞争.还详细研究了相应的隧道磁电阻效应的温度依赖性.     

A位Eu掺杂对La0.7Ca0.3MnO3电输运的影响

采用传统的固相反应法制备出了高质量的La_(0.7)Ca_(0.3)MnO_3(其中x=0.00,0.05,0.10,0.15,0.20)系列样品,并对其进行了XRD,电阻-温度测量.实验结果表明,随着Eu掺杂量的增加,样品的金属-绝缘体转变温度朝低温附近移动,峰值电阻增加.通过对A位平均离子半径和尺寸无序度的计算,我们发现,由Eu掺杂导致A位平均离子半径〈rA〉减小,尺寸无序度σ2增大,使晶格畸变加剧,从而削弱了eg巡游电子在Mn3 和Mn4 之间的跃迁,同时促进了自旋极化子的形成.我们还对样品电阻-温度曲线的高温部分进行了拟合,对于x=0.00的样品,曲线可以用非绝热近似下的小极化子模型拟合;当掺杂量为x=0.05,0.10,样品的导电机理符合变程跳跃模型;进一步加大掺杂量,当x=0.15,0.20时,样品的电输运行为可以用晶格极化子与自旋极化子共存来解释.     

磁电子学讲座 第二讲 掺杂稀土锰氧化物的巨磁电阻效应

介绍了掺杂稀土锰氧化物的巨磁电阻效应研究概况和最新进展．在综合目前实验和理论研究结果的基础上，对在掺杂稀土锰氧化物材料中引起巨磁电阻效应的物理机制进行了探讨．对这一材料的应用前景和需要做的工作进行了讨论     

Fe-Al2O3颗粒膜的隧道巨磁电阻效应

对射频共溅射法制备的ＦｅＡｌ２Ｏ３颗粒膜的隧道巨磁电阻效应进行了研究．当Ｆｅ体积百分比为４５％时,样品的室温磁电阻的变化率（ＭＲ）在１Ｔ的平行膜面的磁场下可达４４％．磁测量表明在室温时样品呈超顺磁态．另外,从ＭＲ随温度的变化关系曲线可以看出,当温度低于５０Ｋ时,ＭＲ随着温度的下降而显著增加,ＭＲ在２０Ｋ时达到１４９％,４２Ｋ时可达２６％,大大超过理论的预期值,这可能与低温下由库仑抑制效应引起的自旋相关隧穿的高阶效应有关．     

纳米多晶La0.7Sr0.3MnO3-δ的输运性质和磁电阻效应研究

利用溶胶-凝胶法制备了纳米多晶La0.7Sr0.3MnO3-δ(LSM)块体样品.详细研究了在不同烧结温度下的ISM样品电阻率随测量温度的变化关系和磁电阻效应.随着测量温度从室温降低,电阻率ρ都在250K附近存在最大值,低于该温度后,样品表现为金属导电特性,随后在50K左右存在一极小值.即随着温度从50K左右降低到4.2K,ρ反而逐渐升高,表现为绝缘体性的导电特性.研究表明,在低温下(＜50K),ρ随温度降低而升高的现象与隧穿效应的理论模型(lnρT1/1符合得很好,表明这种现象是由于传导电子在通过邻近LSM晶粒间表面/界面层时的隧道效应所致.而在50-250K的温度范围内,其电阻率与T2成正比,表现为LSM本征的金属导电特性.因此这种低温下电阻率的极小值现象来源于隧穿效应和LSM晶粒本征的金属导电特性的相互竞争.本文还详细研究了相应的隧道磁电阻效应.     

La2/3(Ca1-xMgx)1/3MnO3(0≤x≤60%)系统中不寻常的超大磁电阻

用溶胶-凝胶法并经过1450℃后处理而制备出名义组分为La2/3(Ca1-xMgx)1/3MnO3 (0≤x≤60%)多晶样品.磁化测量表明,除磁转变温度因Mg掺杂而稍有降低外,磁性质整体上和不含Mg样品无本质上的差别.未加磁场下阻温关系测量表明,即使Mg含量高达60%,实验上仍观察到绝缘体到金属的转变.特别有意义的结果是,适当的Mg掺杂可明显提高转变温度附近的磁电阻效应,例如,在Mg掺杂量为30～40%的样品中,1T磁场下观察到的磁电阻甚至比不含Mg样品在5T磁场下得到的值还要大.     

Mn位Ru替代对Pr0.5Ca0.5MnO3电磁特性及磁电阻的影响

通过对Mn位Ru替代体系Pr0.5Cao.5Mn1-xRuxO3(0.00≤x≤0.09)的磁性及电输运机制进行研究,发现Ru元素的替代对居里温度Tc、绝缘体-金属相变温度TIM有明显影响,导致了异常电输运及磁电阻行为的出现;随着Ru含量的增加,Tc及TIM均向高温区移动,在外加磁场作用下,电阻率峰值被强烈压缩,从而导...     

（La0．6Nd0．4）0．7Sr0．3MnO3薄膜的厚度依赖的结构与输运性

厚度为6～100 nm的(La0.6Nd0.4)0.7,Sr0.3MnO3(LNSMO)薄膜是由脉冲激光沉积生长在SrTiO3[STO(001)]衬底上.X-射线衍射(XRD)线扫描、ω-摇摆曲线和倒空间衍射显示,随着膜厚(t)的变化,薄膜的结构经历了由完全应变到部分弛豫的变化.电阻测量显示存在两个不同的厚度依赖的金属-绝缘体转变温度(Tp),对于应变的薄膜(t≤17 nm),Tp敏感地依赖于双轴应变和膜厚;而对较厚的薄膜(t≥35nm),Tp对于膜厚是较小敏感的.这个厚度依 赖的输运性的变化可被解释为菱形LNSMO的角度畸变诱导的应变和弛豫.我们的结果表明金属-绝缘体转变温度和相分离都受薄膜的应变态控制.     

氧气氛退火对La0.7Sr0.3MnO3薄膜结构及性能的影响

利用磁控溅射方法,在(100)Si、LaAlO_3(LAO)和SrTiO_3(STO)衬底上制备得到了La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3(LSMO)薄膜,通过X射线衍射仪、原子力显微镜以及磁性测量系统研究了不同温度氧气氛下的后续退火对LSMO薄膜结构及磁学性能的影响.结果表明随着退火温度的升高,LAO和STO衬底上的LSMO薄膜氧含量逐渐增加,Mn4 /Mn3 的比值逐渐趋向于3∶7,表现为面外晶格常数逐渐减少,饱和磁化强度及居里温度都有明显提高,而矫顽力则有所降低;拉曼散射实验结果更直观的给出了退火后LSMO晶格有序性的增加和Jahn-Teller畸变的减弱;而Si单晶上的LSMO薄膜在高温下由于与衬底发生了复杂的化学反应而导致相结构发生改变.     

稀土掺杂(Sm、Gd、Dy)对La0.7Sr0.3MnO3室温磁电阻效应的增强

用固相反应法制备了La0.7-xSmxSr0.3MnO3,La0.7-xGdxSr0.3MnO3和La0.7-xDyxSr0.3MnO3(x=0.00,0.10,0.20,0.30)系列样品.通过M～T曲线,ρ～T曲线,研究了用稀土离子替代La对La0.7Sr0.3MnO3居里温度Tc和磁电阻的影响.结果表明:稀土离子掺杂是改变钙钛矿锰氧化物居里温度和增强MR的有效途径;适量掺杂可以在室温附近产生大的磁电阻.     

(La0.55Gd0.15)Sr0.3MnO3中的磁热效应

本对A位掺杂的超大磁阻材料（La0.55Gd0.15)Sr0.3MnO3的磁热效应进行了研究，通过不同温度下的等温磁化（M-H）曲线的测量和计算，发现伴随铁磁-顺磁相变出现大的磁热效应，额外的磁性交换作用将导致额外的磁熵变化。     

Cr掺杂对Nd0.7Sr0.3MnO3电磁性质的影响

我们对多晶样品Nd0.7Sr0.3Mn1-xCrxO3(x≤0.30)进行了X射线衍射谱、电阻温度关系和磁化强度测量.实验发现:随Cr掺杂量的增加,样品的电阻率变大,电阻峰温度和居里温度降低,这是由Cr的介入弱化了双交换作用所致;在x=0.10附近,电阻出现了双峰现象,在其M~T上没有发现与低温峰对应的磁性异常;在锰位磁矩与Cr含量的关系中发现,Cr掺杂对样品的磁性几乎无贡献;通过分析,我们用相分离的图象解释了有关的现象.     

不同生长方向的La0.7Sr0.3MnO3薄膜结构及性能研究

利用磁控溅射方法,在(100),(110)和(111)LaAlO3(LAO)衬底上制备得到了不同生长方向的La0.7Sr0.3MnO3(LSMO)薄膜并对其结构及磁电学性能进行了系统研究.结果表明:LSMO薄膜完全按LAO衬底取向生长;(111)生长方向的薄膜由于晶格畸变程度最小,磁畴方向能较好的保持一致性,从而具有最大的磁饱和强度值;高的磁有序度减弱了巡游电子eg的自旋无序相关散射,有效降低了电阻.但外加磁场后电阻变化不明显,最大磁电阻值只有5.1%.