La-,1-x-Ca-,x-MnO-,3-單層及La-,x-Ca-,3-x-Mn-,2-O-,7-雙層鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物陶瓷的磁、電輸運(yùn)性質(zhì).pdf

1、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)稀土摻雜錳氧化物（R1-xMxMnO3，R=稀土元素，M=堿土元素）因包含豐富的物理內(nèi)容及在自旋電子學(xué)的潛在應(yīng)用前景而成為近年來(lái)凝聚態(tài)物理中繼高溫超導(dǎo)銅氧化物后又一被著重研究的強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子體系。
　　 本文中，我們用傳統(tǒng)固相燒結(jié)方法制備了La1-xCaxMnO3單層和LaxCa3-xMn2O7雙層鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物單相陶瓷樣品，并對(duì)其在磁場(chǎng)和電場(chǎng)下的直、交流輸運(yùn)性質(zhì)做了系統(tǒng)研究。通過(guò)對(duì)單層鈣鈦礦La1-xCaxMnO3系列

2、多晶陶瓷樣品進(jìn)行電致電阻（ER）和磁致電阻（MR）的測(cè)量，發(fā)現(xiàn)僅僅在x=0.17和0.51等兩個(gè)特殊成分存在明顯的ER效應(yīng)，但MR效應(yīng)卻不明顯。表明在鈣鈦礦錳氧化物中除強(qiáng)電場(chǎng)作用下電子相轉(zhuǎn)變和晶界及電極接觸肖特基勢(shì)壘外，納米尺度電子相分離和兩相共存所產(chǎn)生的電性非均勻也是導(dǎo)致ER產(chǎn)生的重要原因。通過(guò)進(jìn)一步對(duì)La0-xCaxMnO3的交流輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)La0.49Ca0.51MnO3樣品在交流電場(chǎng)下復(fù)阻抗實(shí)部隨溫度變化出現(xiàn)了類似金屬一絕

3、緣體轉(zhuǎn)變峰，并且與頻率之間的關(guān)系滿足Arrhenius定律。通過(guò)擬合得到載流子輸運(yùn)熱激活能為0.072 eV。我們類比Snoek效應(yīng)，用“陷阱態(tài)”捕獲與躍遷模型對(duì)該現(xiàn)象進(jìn)行了初步解釋。
　　 用固相燒結(jié)方法制備了雙層鈣鈦礦結(jié)構(gòu)LaxCa3-xMn2O7系列單相陶瓷樣品，并對(duì)其在磁、電場(chǎng)下的直、交流輸運(yùn)性質(zhì)做了系統(tǒng)研究。除了高Ca含量樣品La1.2Cal.8Mn2O7以及La1.5Ca1.5Mn2O7沒(méi)有ER效應(yīng)外，其他樣品均存在

4、ER效應(yīng)，并且在居里溫度以下寬溫區(qū)都并存MR效應(yīng)。特別針對(duì)La1.8Cal.2Mn2O7樣品用XRD，SEM，HL5500PC和PPMS對(duì)其磁、電性質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)測(cè)量和分析，結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)兩次高溫?zé)Y(jié)可合成具有雙層Sr3Ti2O7型四方結(jié)構(gòu)的La1.8Ca1.2Mn2O7單相陶瓷樣品，晶格常數(shù)a和b為3.901 A，c為19.369 A，晶胞體積為295.21 A3，居里溫度Tc為177 K。當(dāng)溫度低于居里點(diǎn)177 K時(shí)，I-v出現(xiàn)非線性

5、特征，溫度越低，非線性行為越明顯；T=14 K時(shí)非線性系數(shù)α為68.6：而當(dāng)溫度高于樣品居里點(diǎn)時(shí)，非線性現(xiàn)象消失。表明樣品在Tc以下存在磁、電耦合并由于耦合作用產(chǎn)生磁性相關(guān)勢(shì)壘和磁電雙調(diào)作用。與普通PN結(jié)不同，該勢(shì)壘電阻值和I-v曲線不僅可以通過(guò)負(fù)載電場(chǎng)加以調(diào)節(jié)，并且還可以通過(guò)外加磁場(chǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有磁控PN結(jié)特征，這是本文的創(chuàng)新之處。該勢(shì)壘特性可用一對(duì)背對(duì)背的PN結(jié)勢(shì)壘等效，在T=14 K，通過(guò)I-V測(cè)量，得到單個(gè)磁性結(jié)勢(shì)壘值為0.18