鈷基鈣鈦礦氧化物L(fēng)a1-xNaxCoO3的制備及物性研究.pdf

1、ABO3型鈣鈦礦型鈷基氧化物表現(xiàn)出豐富的物理現(xiàn)象，成為凝聚態(tài)物理關(guān)注的熱點。以鈣鈦礦結(jié)構(gòu)為代表的金屬及其氧化物，由于其特有的物理性質(zhì)在磁存儲、磁記錄、吸波、磁傳感器等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。特別是電荷、軌道、自旋、晶格自由度等之間強關(guān)聯(lián)相互作用使材料表現(xiàn)出諸如巨磁阻效應(yīng)（CMR）和相分離現(xiàn)象。除此之外，由于其特殊的電子結(jié)構(gòu)，鈷基鈣鈦礦氧化物中鈷離子容易發(fā)生自旋態(tài)的轉(zhuǎn)變，這一特征使得鈷基鈣鈦礦氧化物的物理性質(zhì)更加復(fù)雜，自旋等具體物理規(guī)律的

2、理解對凝聚態(tài)物理的完善有非凡的意義。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　?。?）對鈷基鈣鈦礦氧化物的研究歷史和現(xiàn)狀簡單回顧。介紹了鈷基鈣鈦礦氧化物的晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和磁學(xué)特性等。鈷離子的自旋轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的理論機理，自旋玻璃、團(tuán)簇玻璃、超交換作用、雙交換作用以及相分離。
　　（2）用溶膠凝膠反應(yīng)法制備La1-xNaxCoO3（0≤x≤0.3）系列樣品。通過對La1-xNaxCoO3系列樣品的XRD測試和分析，結(jié)果表明樣品呈單相菱形對稱結(jié)

3、構(gòu)。用掃描電鏡（SEM）對La1-xNaxCoO3系列樣品表征發(fā)現(xiàn)其顆粒尺寸隨著摻雜量的增加而增加。實驗分析結(jié)果顯示，晶粒尺寸的大小和摻雜含量密切相關(guān)，這是由于納離子半徑比鑭離子小導(dǎo)致。
　?。?）本文對La1-xNaxCoO3（0≤x≤0.3）系列樣品進(jìn)行了直流磁化強度、磁滯回線的測試并對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，計算了樣品的磁矩，討論鈷離子的自旋狀態(tài)的變化情況。研究發(fā)現(xiàn)，由于Na的摻雜，使樣品中相應(yīng)的Co3+轉(zhuǎn)變?yōu)镃o4+，Co3+

4、和Co4+的雙交換作用會形成鐵磁性團(tuán)簇。隨著摻雜的增加，當(dāng)x=0.3時，隨著Co4+的數(shù)目增加，雙交換與超交換相互競爭，此時超交換作用占主導(dǎo)地位，超交換作用促進(jìn)了體系間的反鐵磁相互作用，因此體系居里溫度下降。磁化曲線在低溫區(qū)表現(xiàn)出復(fù)雜的磁性質(zhì)，且在一定溫度區(qū)間內(nèi)體系發(fā)生自旋態(tài)的轉(zhuǎn)變。實驗結(jié)果表明高溫部分符合符合居里-外斯定律。磁滯回線的測試表明磁化強度在高場下仍未達(dá)到飽和，證明體系能存在復(fù)雜的相結(jié)構(gòu)，可能存在自旋玻璃或者反鐵磁作用，磁滯