Cr掺杂对Bi0.5Ca0.5MnO3磁性和电输运性质的影响

通过对M～T曲线、M～H曲线和P～T曲线的测量,研究了Bi0.5Ca0.5Mn1-xCrxO3(O≤x≤0.12)系列样品的磁性和电输运特性.结果表明,随Cr掺杂量的增加,反铁磁转变和电荷有序转变分别在x～0.03和x～0.12相继消失.低温下始终出现自旋玻璃或团簇玻璃行为,说明存在反铁磁与铁磁的相互竞争.对电阻率数据的拟合表明,所有组分载流子的电输运可用可变程跃迁描述.我们用相分离的图象解释了相关现象.     

金属价电子结构对磁性和电输运性质的影响

本文以原子物理学中电子按能级分布理论为基础,提出一个关于金属磁性的新的巡游电子模型:在形成金属的过程中由于受到电子间泡利排斥力的作用,Fe,Ni,Co原子的大部分4s电子进入3d轨道,只有一少部分4s电子成为自由电子;最外层3d轨道的电子有一定概率在离子实间巡游,形成巡游电子;其余的3d电子为局域电子.因此,由Fe,Ni,Co金属的平均原子磁矩实验值2.22,0.62和1.72μB,计算出Fe,Ni,Co金属中平均每个原子贡献的自由电子数目为0.22,0.62和0.72,从而解释了为什么Fe,Ni,Co金属的电阻率依次减小.应用这个模型计算出的平均每个原子的3d电子数为7.78,9.38和8.28,与金属能带论计算结果 (7.4,9.4和8.3)比较接近,但是本文的方法更加简单、有效,易于理解.这为进一步澄清金属与合金的价电子结构提供了新思路.     

La~(3+)掺杂Y_2MnCrO_6的结构、磁性和电输运性质研究

本文采用传统固相反应法制备Y_(2-2y)La_(2y)MnCrO_6(y=0~0.4,0.9)系列多晶样品.低掺杂样品(y≤0.3)的XRD谱显示,随着La掺杂量的增加,即A位阳离子半径逐渐增大,样品的结构各向异性减小,体系的层状B位阳离子有序逐渐被抑制.同时,变温磁化曲线给出低掺杂样品在75K以下表现为亚铁磁态,与Y_2MnCrO_6母相化合物类似.当掺杂量为0.9时,样品的磁转变温度变高,大约为120K.而掺杂量在0.4~0.8之间,样品呈现低掺和高掺双相共存.通过仔细分析低掺杂亚铁磁样品的高温顺磁居里-外斯行为,发现随着La离子掺入,Cr~(3+)次格子之间的反铁磁耦合作用显著提高,这对体系的亚铁磁性是一个不利因素.该系列样品的电输运性质主要由热激活机制主导,同时随着掺杂量y的增加(y≤0.3),样品的激活能明显减小.这些结果表明,随着A位离子平均半径的增加,Y_2MnCrO_6氧化物中的亚铁磁性有被抑制的倾向.     

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.     

Sr掺杂对CaMnO_3基氧化物电子性质及热电输运性能的影响

采用密度泛函理论计算分析的方法研究了Ca位Sr掺杂的CaMnO_3基氧化物的电子性质和电性能;采用柠檬酸溶胶-凝胶法结合陶瓷烧结制备工艺制备了Ca位Sr掺杂的CaMnO_3基氧化物块体试样,分析研究了所得试样的热电传输性能.结果表明,Sr掺杂CaMnO_3氧化物仍然呈间接带隙型能带结构,带隙宽度由0.756 eV减小到0.711 eV.Sr掺杂CaMnO_3氧化物费米能级附近的载流子有效质量均得到调控,载流子浓度也有所增大.Sr比Ca具有更强的释放电子能力,其掺杂在CaMnO_3氧化物中表现为n型.Sr掺杂的CaMnO_3基氧化物材料电阻率大幅度降低,Seebeck系数绝对值较本征CaMnO_3基氧化物材料有一定程度的增大,Sr掺杂量为0.06和0.12的Ca_(1-x)Sr_xMnO_3(x=0.06,0.12)试样,其373 K的电阻率分别降低至本征CaMnO_3基氧化物材料的25%和21%,其373 K的Seebeck系数绝对值分别是本征CaMnO_3基氧化物材料的112.9%和111.1%,Sr掺杂有效提高了CaMnO_3基氧化物材料的热电性能.     

Sn掺杂对In_2O_3热电性能的影响

本文利用第一性原理结合半经典玻尔兹曼理论研究了Sn掺杂对In_2O_3热电特性的影响.由于一个In_2O_3原胞有80个原子,所以为了清楚表明Sn的掺杂浓度,我们将化学式表述为In_(32-x)Sn_xO_(48).形成能的计算表明Sn比较容易取代In位,且Inb位比Ind位更容易被取代.且只有x=1,形成能是负值,而x=2和3的形成能是正值.电子结构的计算表明Sn掺杂对In_2O_3的能带结构的形状影响很小,只是费米能级向导带方向移动了,基于这一点我们预测刚性带模拟In_2O_3的电子热电特性和实际Sn掺杂的应该比较接近.输运性质的计算表明在价带顶或导带底附近,电子输运性质随化学势发生明显的变化,而在价带以上导带以下的一定化学势范围内,虽然S,σ/τ和n随化学势和温度变化比较大,ZeT随化学势和温度几乎没有变化,且n型和p型掺杂下的ZeT非常接近,大小在1附近.令人兴奋的是,通过将刚性带模型计算In_2O_3电子输运性质和实验结果对比,发现当温度为1000 K,化学势为0.6512 Ry时的实验ZT=0.28和理论0.273非常接近.而此化学势远在导带底以上,说明如果选择较低的掺杂浓度,In_2O_3的输运性质有望进一步提高.     

Verwey相变处Fe3O4的结构、磁性和电输运特性

作为典型的金属–绝缘体转变,Fe3O4的Verwey相变蕴涵的丰富物理现象与微观机制,因而受到了人们的广泛关注.在Verwey相变处,Fe3O4的晶体结构、电子结构以及磁各向异性等均发生转变,但其磁基态并未发生改变.与其他强关联体系相比,Fe3O4的Verwey相变不需要考虑磁交换耦合作用的变化,有利于揭示强关联体系中金属–绝缘体转变的物理本质.本文从晶体结构、电荷有序、电输运特性、磁性和铁电特性等方面简要地介绍了Fe3O4的Verwey相变的研究历史和现状.     

双掺杂BaxAgyCa3-x-yCo4O9氧化物的织构与电输运性能

采用柠檬酸溶胶凝胶和放电等离子烧结制备了Ca位双掺杂型的BaxAgyCa3-x-yCo4O9烧结体,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电阻率测试仪等研究了烧结体相组成、取向度、织构及电性能.结果表明:含Ag的掺杂试样中出现了偏离化学计量比分布的Ag单质,掺杂试样取向度随Ba与Ag掺杂量之比x/y的增大而提高,含Ag的掺杂试样取向度低于未掺杂试样,不含Ag的掺杂试样取向度高于未掺杂试样.x=y=0.1的试样导电机理发生变化.Ba,Ag掺杂量相等的试样保持较低取向度的同时具有较低的电阻率,在973 K时达到最低值(7.3 mΩcm),而取向度最低的Ag单掺杂试样电阻率在所有试样中最低,在973 K时为6.3 mΩcm.     

Sm3+掺杂对CaMoO4:Eu3+红色荧光粉结构和发光性质的影响

采用共沉淀法制备了CaMoO4:Eu3,Sm3+纳米荧光粉材料.系统研究了Sm3+离子的引入对CaMoO4:Eu3+材料的结构和发光性质的影响.结果表明:纳米材料的尺寸随着Sm3+离子掺杂浓度的增加而变小.Sm3+的引入,可实现Sm3+和Eu3+之间的能量传递,使Eu3+在近紫外405 nm处的激发增强,进而使Eu3+...     

Ga掺杂对Cu_3SbSe_4热电性能的影响

采用熔融-淬火方法制备了Cu_(2.95)Ga_xSb_(1-x)Se_4(x=0,0.01,0.02和0.04)样品,系统地研究了Ga在Sb位掺杂对Cu_3SbSe_4热电性能的影响.研究结果表明,少量的Ga掺杂(x=0.01)可以有效提高空穴浓度,抑制本征激发,改善样品的电输运性能.掺Ga样品在625 K时功率因子达到最大值10μW/cm·K~2,比未掺Ga的Cu_(2.95)SbSe_4样品提高了约一倍.但是随着Ga掺杂浓度的进一步提高,缺陷对载流子的散射增强,同时载流子有效质量增大,导致载流子迁移率急剧下降.因此Ga含量增加反而使样品的电性能恶化.在热输运方面,Ga掺杂可以有效降低双极扩散对热导率的贡献,同时掺杂引入的点缺陷对高频声子有较强的散射作用,因此高温区的热导率明显降低.最终该体系在664 K时获得最大ZT值0.53,比未掺Ga的样品提高了近50%.     

Gd替代对La0.6-xGdxSr1.4MnO4磁性和输运性质的影响

随着x的增加，多晶La0.6-xGdxSr1.4MnO4（x=0, 0.1, 0.2, 0.4, 0.6）的零场冷却 曲线从类自旋玻璃型转变成顺磁型，并且每条零场冷却 曲线都有一在20K的拐点。这一行为可以从Gd和Mn各自对材料总磁性的不同贡献来理解。另外，在所有的样品中，从100K到室温，都观察到了热激活导电行为。由于Mn-Mn间强的反铁磁耦和，直到外场达到50 kOe，都没有观察到明显的磁电阻效应。     

p型Na掺杂各向异性ZnO的电子性质与热电输运性质

采用密度泛函理论的第一性原理计算研究了p型Na掺杂各向异性ZnO的能带结构、光学性质、介电性质、总态密度和不同原子的分态密度,并系统分析了其热电输运性质。计算分析结果表明,p型Na掺杂ZnO为p型直接带隙半导体,其带隙增大到1.3eV,其对于光子的吸收限向低能量光子移动,体系费米能级附近的态密度大幅度提高,这主要是p态电子贡献的;在费米能级附近的导带和价带中都出现了新的能级,这些新的能级主要由Nas、Nap、Znp、Znd和Op电子形成,且他们之间存在着强耦合相互作用。Na掺杂ZnO的电输运性质具有各向异性;其价带和导带中的载流子有效质量均较大;载流子输运主要由Nas、Nap、Znp和Op电子完成。     

F掺杂的YBa_2Fe_3O_8热性质和磁性质研究

对YBa2Fe3O8的掺杂研究是认识该晶体的有效手段,本文采用固相法制备YBa2Fe3O8-xFx,并以实验样品的DTA曲线和M-T曲线为依据,讨论了掺F的YBa2Fe3O8在热学性质和磁化性质以及晶格结构方面的性质变化.实验结果表明,随着F量增加,χ(T)变大、Tp与Ts降低.所得到的实验数据与晶格分析结果基本一致.     

Lu~(3+)掺杂对CdO陶瓷电、热输运性能的影响

利用传统固相烧结法制备了Cd1-xLuxO(x=0%,0.1%,0.5%,0.75%,1.0%,1.25%,1.5%,2%)陶瓷样品并研究了Lu3+掺杂对其电、热输运性能的影响.随着Lu3+掺杂浓度的增大,Cd1-xLuxO样品的室温载流子浓度持续增大而其迁移率表现出先增大后减小的趋势.在300—1000 K测试温度区间内,Cd1-xLuxO的电导率表现出金属电导行为且其电导率和热导率均随着Lu3+掺杂浓度的增大而升高;塞贝克系数在整个测试区间内均为负值,其随温度和载流子浓度的变化关系可用自由电子模型描述.     

Eu掺杂TbMnO3多晶材料的介电性质

采用固相反应法制备了Tb_0.8Eu_0.2MnO₃多晶材料.对样品的X射线衍射（XRD）分析表明Eu³⁺固溶于TbMnO₃中.测量了样品在低温(100 K ≤T≤ 300 K)和低频下(200 Hz≤f≤100 kHz)的复介电性质.在此温度区间内发现了两个介电弛豫峰.经分析认为低温峰（T≈170 K）起源于局域载流子漂移引起的偶极子极化效应,而高温峰（T≈290 K）则是由离子电导产生的边界和界面层的电容效应引起的.电阻率的测量显示在低温下（T≈230 K）存在明显的导电机制转变.     

Cr掺杂对BaxSr1-xRuO3体系磁性和输运性质的影响

本文采用固相反应法制备了BaxSr1-xRuO3和BaxSr1-xRu0.9Cr0.1O3两组样品,对比研究了它们磁性和电输运性质.当掺杂量少于0.2时,体系处于有少许畸变的钙钛矿的3C结构,Cr的掺入很大幅度提高了体系的铁磁转变温度Tc,电输运性质上也由坏金属行为转变为Mott绝缘体的行为,并且在铁磁相变附近出现电阻拐点.当掺杂量大于等于0.2时,体系发生结构相变,由畸变钙钛矿3C结构变为6 M的单斜结构.这时,Cr的掺入对体系的影响并不明显.这些结果表明引起SrRuO3铁磁转变温度升高的Ru+5-O-Cr+3相互作用对晶格结构有强烈的依赖关系.     

Eu掺杂TbMnO3多晶材料的介电性质

采用固相反应法制备了Tb_0.8Eu_0.2MnO₃多晶材料.对样品的X射线衍射（XRD）分析表明Eu³⁺固溶于TbMnO₃中.测量了样品在低温(100 K ≤T≤ 300 K)和低频下(200 Hz≤f≤100 kHz)的复介电性质.在此温度区间内发现了两个介电弛豫峰.经分析认为低温峰（T≈170 K）起源于局域载流子漂移引起的偶极子极化效应,而高温峰（T≈290 K）则是由离子电导产生的边界和界面层的电容效应引起的.电阻率的测量显示在低温下（T≈230 K）存在明显的导电机制转变. 关键词： 多铁性材料 掺杂 介电性质     

钾掺杂铊青铜Tl0.3MoO3的电输运性质研究

我们测量了几种成份钾掺杂铊青铜Ｔｌ０．３ＭｏＯ３单晶的电阻及热电势随温度变化的性质。结果显示，与未掺杂样品一样，无论是高于或低于Ｐｅｉｅｒｌｓ相变温度Ｔｐ，掺杂样品热电势的温度特性均满足一个经验公式Ｓ＝ＡＴ＋Ｂ／Ｔ。然而，由于掺杂，样品的电阻，热电势的绝对值以及相变温度Ｔｐ均减少；但其热电势符号变化的温度Ｔｓ却增加。我们在漂移散射和声子曳引的基础上，引入杂质的施主效应以及弱的链间偶合的影响讨论了上     

F掺杂对Bi_4O_4S_3化合物超导电性的影响

用固相反应法制备了名义组分为Bi_4O_(4-n)F_nS_3(n=0,0.24,0.96)的多晶样品,并对其电输运性能及磁性能进行研究.X射线衍射结果表明,随着F掺杂量的增加,样品在不同晶向的衍射峰偏移方向不同,晶格参数a变大但c略有减小.少量的F掺杂可抑制系统的超导电性,F掺杂量为0.24时,样品超导转变温度由未掺杂时的4.68 K降低到3.32 K,但当掺杂量达到0.96时,样品超导转变温度升高到5.05 K.     

La掺杂BaSnO3薄膜的低温电输运性质

利用射频磁控溅射技术在MgO(001)单晶基片上沉积了一系列Ba_0.94La_0.06SnO₃薄膜,并对薄膜的结构和电输运性质进行了系统研究.所有薄膜均表现出简并半导体(金属)导电特性:在T>T_min的高温区(T_min为电阻最小值对应的温度),薄膜的电阻率随温度的升高而升高,并且与温度的平方呈线性关系.在T min的低温区域,薄膜的电阻率随温度降低而上升,并且电阻率随lnT呈线性变化,均匀无序系统中的电子-电子相互作用、弱局域效应以及Kondo效应均不能解释这种现象.经过定量分析,发现电阻率在低温下lnT的依赖关系源于颗粒间电子的库仑相互作用.同时,在Ba_0.94La_0.06SnO₃薄膜中也观察到霍尔系数R_H与lnT呈线性关系,并且该线性关系也定量的符合金属颗粒体系中库仑相互作用的理论.薄膜断面高分辨透射电子显微镜结果表明,虽然薄膜整体呈现外延结构,但其中...