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，如巨磁電阻效應、多鐵性、磁熱效應等，成為一個熱門研究領域。對于離子半徑較小的稀土元素，如Ho、Er、T m、Yb、L u和Y，在常壓下通過固相反應只能得到六方結構的錳酸鹽，因此如何制備出正交結構的材料并對其物性進行研究就顯得十分重要。正交結構的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都遠遠偏離室溫，這就給利用材料帶來了困難。因此我們在HoMnO3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摻雜對于材料的結構和物性的影響，從而實現(xiàn)對材料的改性。
　　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）由六方結構轉變?yōu)檎唤Y構。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，樣品結構的穩(wěn)定性逐漸降低；晶胞參數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鍵長和

3、O–Mn–O鍵角的變化沒有明顯的規(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構的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鍵長和O–M n–O鍵角的變化規(guī)律比較復雜，沒有明顯的規(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。通過正交Ho1-xCaxMnO3（x=0.1–0.3,0.5）樣品的ρ-T關系可以看出，隨著Ca摻雜量的增加，樣品

4、的的電阻率一直減小，直到摻雜量達到0.3；但是當摻雜量為0.5時，電阻率又變大了。對導電微觀機制的進一步研究表明，Ca摻雜量為0.1–0.3時，導電的微觀機制屬于變程跳躍模式；Ca摻雜量為0.5時，導電的微觀機制變?yōu)闊峒せ钅Ｊ健?br>　　通過高溫高壓的方法，制備出正交相HoMn1-xGaxO3樣品。當Ga摻雜量大于0.3時，樣品中存在Ho3Ga5O12雜質。隨著Ga摻雜量增加，樣品的晶體結構越來越穩(wěn)定，晶胞參數a、c逐漸減小，b逐漸增