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。     

钙钛矿型稀土锰氧化物La_(0.7)Sr_(0.3)Fe_xMn_(1-x)O_3的磁性和巨磁电阻效应

采用溶胶 凝胶工艺制备了La0 .7Sr0 .3FexMn1 -xO3化合物 ,研究Fe掺杂对材料的导电性能、磁性能、磁电阻性能的影响。发现随Fe含量的增加 ,材料的电阻率提高 ,铁磁居里温度 (TC)下降 ,巨磁电阻效应增强。观察到x =0 0 5和x =0 0 8的样品的电阻率随温度变化曲线出现双峰。对于x =0 0 8的样品 ,在室温附近磁电阻达到 18% (8× 10 5 A·m- 1 外场 )。对于x >0 0 8的样品 ,金属 绝缘体转变温度均比相应的铁磁 顺磁转变温度低 5 0～ 80K     

(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.     

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。     

重掺杂Sm时La（0．6-x）SmxSr0．33MnO3的磁电性质

通过测量样品的磁化强度-温度（M-T）曲线、磁化强度-磁场强度（M-T）曲线、电阻率-温度（ρ-T）曲线及磁电阻（magnetoresistance）-温度（MR-T）曲线，研究了Sm重掺杂（x=0．40，0．50，0．60）对La（0．6-x）SmxSr0．33MnO3磁电性质的影响。发现随着Sm掺杂量增加，样品从长程铁磁有序向自旋团簇玻璃态和反铁磁状态转变；x=0．60时的输运性质在其磁背景下发生异常；掺杂引起的磁结构变化和额外磁性耦合将导致庞磁电阻效应。低温金属型导电的输运机制主要是电子．磁子相互作用，     

La1-xCaxMnO3外延薄膜的制备、结构及磁电阻效应

采用溶胶-凝胶旋涂法在单晶LaAlO3 (100)基片上生长了La1-xCaxMnO3(x=0, 0.05, 0.1, 0.2)外延薄膜. 利用X射线衍射仪(XRD)、 原子力显微镜(AFM)、 聚焦离子束系统(FIB)、 X射线光电子能谱分析仪(XPS)、 振动样品磁强计(VSM)和磁性测量系统(MPMS)对样品的结构、 形貌、 价态、 居里温度和磁电阻效应进行了研究. 结果表明, 薄膜为立方钙钛矿结构, 具有明显的(100)外延生长取向和平整的表面. 在居里温度附近, 样品发生铁磁-顺磁转变. 随着Ca2+掺杂量的增加, 样品的居里温度升高, La0.8Ca0.2MnO3的居里温度为264 K. 随温度的变化, 样品发生了金属-绝缘体转变. 样品还具有较大的磁电阻效应, 在H=2.0 T, T=210 K时, La0.95Ca0.05MnO3的磁电阻达到80.9%.     

La2/3Ca1/3MnO3中的输运机制与CMR效应

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。结果证明样品输运行为的变化起因于磁结构的变化，在Tc附近产生超大巨磁电阻效应。     

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。     

La0.67Ba0.33MnO3中Bi掺杂产生的低场磁电阻增强效应

将Bi2O3掺杂到溶胶-凝胶法制备的La0.67Ba0.33MnO3(LBMO)微粉中, 结果发现随着Bi的掺杂, 材料的磁化强度和居里温度基本不变, 但电阻率发生明显变化, 在0～10% (摩尔分数)的掺杂范围内, 电阻率先急速上升后缓慢降低. 掺Bi可以使低温下的低场磁电阻得到显著增强, 但并不改变与双交换作用有关的本征磁电阻; 掺Bi也使室温下的磁电阻得到明显增强.     

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.     

La_(0.67)Sr_(0.33)Fe_xMn_(1-x)O_3制备和奇特磁电阻效应

系列陶瓷氧化物La0.67Sr0.33FexMn1-xO3（0.055x0.33）通过共沉淀法工艺合成获得.经X射线衍射分析表明，所得氧化物均为单相，属三方结构.在零场和外加磁场下的四极法电阻测试结果表明：所有样品都具有较大的磁电阻效应，当x<0.13时，样品的电阻率-温度曲线中均出现电阻率峰（电阻率出现从半导体性向金属性的转变），该电阻率峰处的温度（Tp）随x的增大而向低温区移动，磁电阻效应是负值;x＝0.23时，样品已呈半导体性，磁电阻效应仍是负值;然而x＝0.33时，样品虽也表现为半导体性，但其中的磁电阻效应出现奇特的正负交替转换.     

(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.     

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。     

微观结构对溶胶-凝胶法合成的La0.67Sr0.33MnO3电磁性能影响

采用溶胶-凝胶法制备了不同烧结温度的钙钛矿类锰氧化物La0.67Sr0.33MnO3样品。实验结果表明,在1573 K以上烧结的样品,晶粒出现异常长大,晶界效应明显。随着烧结温度的提高,磁化强度逐渐增大,但样品的居里温度基本不变。此外,在1173和1573 K温度下烧结的样品,均出现了低于居里温度的金属-半导体导电行为转变。在合适的烧结条件下,可以观察到隧道磁电阻(TMR)和超大磁电阻(CMR)2种磁电阻效应。实验表明,自旋电子的输运,不仅与样品平均粒径的大小和密度有关,而且与晶界的微观结构有密切关系。     

稀土空位庞磁电阻材料La(1-x)2/3Ca1/3MnO3的结构变化和输运性质

利用标准的固相反应法制备了La（1-x）2/3Ca（1/3）MnO3（x〈0.1）系列具有稀土La空位的庞磁电阻锰氧化物多晶样品.X射线粉末衍射（XRD）测量分析表明所有的样品均为单相,单胞具有正交对称性（Pnma）.分析了不同浓度的La空位对磁电输运性质的影响： 随着空位浓度的增大,绝缘体-金属的转变温度（TMI）几乎不变（约为267 K）,这表明少量的稀土空位不会破坏双交换作用;但当La空位浓度x〉0.04时,零场电阻率增大,但磁电阻（MR）值减小;在x=0.04时MR值在转变温度TMI处达到最大值约为220%（8 T）.     

Sol-gel法制备La1-xSrxMnO3巨磁电阻薄膜材料

利用sol-gel法在单晶硅Si(100)衬底上,制备了钙钛矿La_1-xSr_xMnO₃(LSMO)低织构纳米晶薄膜.考察了制备条件对LSMO成相、晶粒的粒度和表面形貌的影响,研究了其磁特性和磁电阻性能.结果表明,La_0.7Sr_0.3MnO₃薄膜磁电阻效应在相当宽的温度范围内不随温度改变,在6T磁场中室温下磁电阻比MR值可达-30%.     

铜含量对La2/3Sr1/3MnO3的电输运及磁电阻的影响

先用溶胶-凝胶法制备出La2/3Sr1/3MnO3的颗粒系统, 然后用化学的方法将Cu材料引入到La2/3Sr1/3MnO3的颗粒表面, 形成(1-x)La2/3Sr1/3MnO3/xCu (x≤0.05)的复合样品. 实验表明 Cu含量较低(x＜0.02)时, 复合样品电阻率较大, 仅在低温区表现出大的磁电阻效应, Cu含量较高(x＞0.025)时, 复合样品的电阻率较小(～10-2 Ω·cm), 在室温附近(270～300 K)、 3 T的磁场下, 表现出较大的不随温度变化的磁电阻效应～10%.     

择优掺杂的La-Ca-Na-Mn-O体系的庞磁电阻效应

利用溶胶-凝胶法制备出择优掺杂的名义组分为La_(1-x)(Ca_(1-y)Na_y)_xMnO_3(LCNM)的多晶样品.xRD测试表明样品均为钙钛矿结构.电输运测试表明所有样品均发生金属-绝缘体转变和顺磁一铁磁转变(转变温度分别用T_m和T_c表示),转变温度随Na含量的增加而增加,但是由于Ca,Na离子间价态的不同引起的磁不均匀性,同时含Ca和Na的样品电输运曲线在T_m温度以下出现肩型鼓包,同时表现出增宽的顺磁·铁磁转变过程,磁电阻测量发现所有样品均表现出庞磁电阻(CMR)效应,但是由于磁不均匀性,y约为0.25的样品表现出两个CMR峰.     

银掺杂对稀土锰钙钛矿输运性质的影响

将La0.67Sr0.33MnO3,Ag2O及TiO2粉混合经高温烧结后制备了两个系列钙钛矿相与金属Ag相的复合体系,通过改变Ti及Ag在样品中的含量,比较研究了材料的输运特性.0.07摩尔比Ti4+离子的掺杂能有效地把居里温度降至室温,而Ag的掺杂使材料的导电性明显增强.在顺磁高温区,材料的电导满足极化子跃迁机制,说明该复合体系中钙钛矿材料仍是系统的主要导电通道.室温下从Ag摩尔比z=0.30样品中得到最大的磁电阻,约为32%,是La0.67Sr0.33MnO3样品的8倍,也是未掺Ag样品的1.6倍.结果表明,采用Ag复合方法是提高钙钛矿材料室温磁电阻的有效手段.     

LaMn1-xMgxO3钙钛矿的低温磁性

采用乙二胺四乙酸-柠檬酸联合溶胶凝胶法合成了B位掺镁的简单钙钛矿纯相样品LaMn1-xMgxO3(x=0~0.50). Mg在钙钛矿B位的掺杂和调节Mn3+/Mn4+的摩尔比强烈地影响样品的磁性行为. x≤0.08时, 样品低温下表现弱的铁磁性; x≥0.18时, 随着Mg掺杂引入的Mn4+离子间的反铁磁性超交换作用与Mn3+-Mn4+离子间的铁磁性双交换作用使样品在低温下呈现自旋玻璃态. 随着Mg2+掺杂量的增加, 样品的磁有序温度与自旋凝固温度单调降低.