鈣鈦礦鈷氧化物的CMR效應及相關物性研究.pdf

1、近些年來，以龐磁電阻效應著稱的ABO3型鈣鈦礦氧化物得到了飛速的發(fā)展。它的出現(xiàn)不僅推動了自旋電子學的發(fā)展，而且在其自旋電子產業(yè)應用方面更是有著廣闊的應用前景。具體來講，它是一種聚光、電、磁等特性為一體的龐磁電阻（CMR）功能材料。在自旋電子學產業(yè)方面的應用主要表現(xiàn)在：光電池、微電子技術、磁傳感磁存儲等方面。隨著人類信息時代的快速發(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、應以來，尤其是鈷氧化物中Co離子自旋態(tài)轉變的發(fā)現(xiàn)以及在不同的外界條件下如：溫度、壓強、摻雜等表現(xiàn)出不同的自旋轉變。但是具體向那個自旋態(tài)轉變長期以來一直存在很大的爭議。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)轉變、電荷有序、軌道有序、金屬-絕緣體的轉變、自旋玻璃態(tài)、相分離等。這涉及到自旋電子學的許多基本問題，一旦將這些問題能從微觀物理機制上解決了，將具有重要的學術研究意義。
　　本研究主要內容包括：⑴通過對純LaCoO

3、3采用LSDA+U和GGA+U兩種計算方法得到：對于過渡金屬氧化物LSDA+U算法比GGA+U算法更精確，這為我們理論計算部分提供了精確的理論基礎。⑵使用濃度分別為8.33％和16.67%的Ga元素摻雜后，分析得出的能帶圖顯示：未摻雜時LaCoO3有一個1.014eV的直接帶隙；當摻雜濃度為8.33%時能隙值明顯減小到0.495eV；再提高摻雜比到16.67%時顯然沒有了帶隙，并且形成了一定的半金屬性。產生了一個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變。并且對光學性質部分的研究表明摻雜后體系對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，測量的相關結果表明：隨著Ga濃度的增大樣品磁性明顯減少。這只要是因為Ga的摻入對樣品起到了稀釋作用。其次，在低溫下樣品具有復雜的磁結構：該系列樣品大體上都呈現(xiàn)了順磁性質，但也有

5、極小一部分表現(xiàn)出了微弱的鐵磁和對用的反鐵磁。再者，對于摻雜濃度較大的樣品磁化強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)存在著復雜的磁結構和相分離現(xiàn)象。而且測量的不帶場降溫的磁化曲線ZFC和帶(H=200Oe)磁場的磁化特性線表明：不同摻雜量的居里溫度轉變點與摻雜量的多少有關，摻雜比越大居里點降低。另外，在高濃度區(qū)出現(xiàn)了互相作用的反鐵磁。產生這一現(xiàn)象