摻雜HoMnO3材料的高壓合成和物性研究.pdf

1、稀土錳酸鹽RM nO3由于具有許多新奇的物理性質(zhì)，如巨磁電阻效應(yīng)、多鐵性、磁熱效應(yīng)等，成為一個(gè)熱門研究領(lǐng)域。對(duì)于離子半徑較小的稀土元素，如Ho、Er、T m、Yb、L u和Y，在常壓下通過(guò)固相反應(yīng)只能得到六方結(jié)構(gòu)的錳酸鹽，因此如何制備出正交結(jié)構(gòu)的材料并對(duì)其物性進(jìn)行研究就顯得十分重要。正交結(jié)構(gòu)的HoMnO3低溫下是反鐵磁絕緣體，其奈爾溫度TN和鐵電居里溫度TC都遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離室溫，這就給利用材料帶來(lái)了困難。因此我們?cè)贖oMnO3的A位和B位分別

2、引入Ca和Ga摻雜，研究不同比例的C a和Ga摻雜對(duì)于材料的結(jié)構(gòu)和物性的影響，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的改性。
　　本論文采用高溫高壓的方法，在4GPa、1000℃的條件下將常壓下固相法制備的RMnO3（R=Ho、Er、Tm、Yb、Lu和Y）由六方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)檎唤Y(jié)構(gòu)。從樣品的XR D圖中可以發(fā)現(xiàn)：隨著稀土離子半徑減小，容忍因子t逐漸減小，樣品結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性逐漸降低；晶胞參數(shù)a、b、c和晶胞體積V都隨著稀土離子半徑減小而減小，但是Mn–O鍵長(zhǎng)和

3、O–Mn–O鍵角的變化沒(méi)有明顯的規(guī)律性。
　　使用固相法和高溫高壓的辦法，成功地制備了具有正交結(jié)構(gòu)的Ho1-xCaxMnO3樣品。隨著Ca摻雜量的提高，晶體的容忍因子逐漸提高，晶胞體積V逐漸減小，Mn–O鍵長(zhǎng)和O–M n–O鍵角的變化規(guī)律比較復(fù)雜，沒(méi)有明顯的規(guī)律可循；樣品的反鐵磁奈爾溫度TN逐漸增加，磁化率也逐漸增加。通過(guò)正交Ho1-xCaxMnO3（x=0.1–0.3,0.5）樣品的ρ-T關(guān)系可以看出，隨著Ca摻雜量的增加，樣品

4、的的電阻率一直減小，直到摻雜量達(dá)到0.3；但是當(dāng)摻雜量為0.5時(shí)，電阻率又變大了。對(duì)導(dǎo)電微觀機(jī)制的進(jìn)一步研究表明，Ca摻雜量為0.1–0.3時(shí)，導(dǎo)電的微觀機(jī)制屬于變程跳躍模式；Ca摻雜量為0.5時(shí)，導(dǎo)電的微觀機(jī)制變?yōu)闊峒せ钅Ｊ健?br>　　通過(guò)高溫高壓的方法，制備出正交相HoMn1-xGaxO3樣品。當(dāng)Ga摻雜量大于0.3時(shí)，樣品中存在Ho3Ga5O12雜質(zhì)。隨著Ga摻雜量增加，樣品的晶體結(jié)構(gòu)越來(lái)越穩(wěn)定，晶胞參數(shù)a、c逐漸減小，b逐漸增