鈣鈦礦鈷氧化物的CMR效應(yīng)及相關(guān)物性研究.pdf

1、近些年來(lái)，以龐磁電阻效應(yīng)著稱的ABO3型鈣鈦礦氧化物得到了飛速的發(fā)展。它的出現(xiàn)不僅推動(dòng)了自旋電子學(xué)的發(fā)展，而且在其自旋電子產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方面更是有著廣闊的應(yīng)用前景。具體來(lái)講，它是一種聚光、電、磁等特性為一體的龐磁電阻（CMR）功能材料。在自旋電子學(xué)產(chǎn)業(yè)方面的應(yīng)用主要表現(xiàn)在：光電池、微電子技術(shù)、磁傳感磁存儲(chǔ)等方面。隨著人類信息時(shí)代的快速發(fā)展以鈣鈦礦氧化物為代表的龐磁電阻材料更是受到了人們的青睞。繼人們先后在鈣鈦礦錳氧化物和鈷氧化中發(fā)現(xiàn)龐磁電阻效

2、應(yīng)以來(lái)，尤其是鈷氧化物中Co離子自旋態(tài)轉(zhuǎn)變的發(fā)現(xiàn)以及在不同的外界條件下如：溫度、壓強(qiáng)、摻雜等表現(xiàn)出不同的自旋轉(zhuǎn)變。但是具體向那個(gè)自旋態(tài)轉(zhuǎn)變長(zhǎng)期以來(lái)一直存在很大的爭(zhēng)議。這使鈣鈦礦鈷氧化物材料表現(xiàn)出了豐富的物理現(xiàn)象如：自旋態(tài)轉(zhuǎn)變、電荷有序、軌道有序、金屬-絕緣體的轉(zhuǎn)變、自旋玻璃態(tài)、相分離等。這涉及到自旋電子學(xué)的許多基本問(wèn)題，一旦將這些問(wèn)題能從微觀物理機(jī)制上解決了，將具有重要的學(xué)術(shù)研究意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過(guò)對(duì)純LaCoO

3、3采用LSDA+U和GGA+U兩種計(jì)算方法得到：對(duì)于過(guò)渡金屬氧化物L(fēng)SDA+U算法比GGA+U算法更精確，這為我們理論計(jì)算部分提供了精確的理論基礎(chǔ)。⑵使用濃度分別為8.33％和16.67%的Ga元素?fù)诫s后，分析得出的能帶圖顯示：未摻雜時(shí)LaCoO3有一個(gè)1.014eV的直接帶隙；當(dāng)摻雜濃度為8.33%時(shí)能隙值明顯減小到0.495eV；再提高摻雜比到16.67%時(shí)顯然沒有了帶隙，并且形成了一定的半金屬性。產(chǎn)生了一個(gè)0.933eV的半金屬能

4、隙。除此之外，隨著摻雜元素Ga含量的提高，體系發(fā)生了由未摻雜前的非磁性絕緣體向半金屬再到磁性金屬的轉(zhuǎn)變。并且對(duì)光學(xué)性質(zhì)部分的研究表明摻雜后體系對(duì)低頻和高頻電磁波的吸收都有所升高。⑶LaCo1-yGayO3(y=0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5)多晶樣品，測(cè)量的相關(guān)結(jié)果表明：隨著Ga濃度的增大樣品磁性明顯減少。這只要是因?yàn)镚a的摻入對(duì)樣品起到了稀釋作用。其次，在低溫下樣品具有復(fù)雜的磁結(jié)構(gòu)：該系列樣品大體上都呈現(xiàn)了順磁性質(zhì)，但也有

5、極小一部分表現(xiàn)出了微弱的鐵磁和對(duì)用的反鐵磁。再者，對(duì)于摻雜濃度較大的樣品磁化強(qiáng)度銳減的原因極有可能是由于樣品中的Co3+發(fā)生的自旋態(tài)變化引發(fā)的。⑷Ga摻雜的La2/3Sr1/3Co1-yGayO3體系在低溫區(qū)存在著復(fù)雜的磁結(jié)構(gòu)和相分離現(xiàn)象。而且測(cè)量的不帶場(chǎng)降溫的磁化曲線ZFC和帶(H=200Oe)磁場(chǎng)的磁化特性線表明：不同摻雜量的居里溫度轉(zhuǎn)變點(diǎn)與摻雜量的多少有關(guān)，摻雜比越大居里點(diǎn)降低。另外，在高濃度區(qū)出現(xiàn)了互相作用的反鐵磁。產(chǎn)生這一現(xiàn)象