幾種Ba系ABCO-,4-型氧化物陶瓷的電磁性能.pdf

1、ABCO4型氧化物是一類十分重要的新型電子材料，具有著豐富的結(jié)構(gòu)信息和物理性能。本課題主要研究了三類性能各異的Ba系ABCO4型化合物：1)具有微波介質(zhì)特性的BaLaAlO4；2)反鐵磁性、半導性的BaLaNiO4；3)鐵磁性、半導性的Ba1-xLa1+xCoO4。 ABCO4有兩種重要的基本結(jié)構(gòu)——四方的K2NiF4型和正交的K2SO4型。前者結(jié)構(gòu)更為優(yōu)越，是本課題的主要設計對象。由于Ba離子半徑大，當其占據(jù)A位時會形成很強的

2、失匹配能，造成系統(tǒng)弱穩(wěn)定性。因此為提高穩(wěn)定性，易于生成大尺寸原子含量較少的非化學計量的(A,B)2CO4化合物，或通過晶格扭曲來降低系統(tǒng)能量，從而合成本課題研究的兩類主晶相Ba0.89La1.11NiO4和Ba152La0.48CoO4。當不能通過這些途徑來釋放能量時，就易于生成另一類K2SO4型化合物，如本課題研究的BaLaAlO4。 BaLaAlO4陶瓷是一種低介電常數(shù)的微波介質(zhì)材料，它的Qf值為5,259GHz，諧振頻率為

3、11.57，介電常數(shù)為15.4，損耗為0.0022。K2SO4型晶胞結(jié)構(gòu)中的四個取向不一的SO4小四面體，使其極化能力及Qf弱于具有取向一致的NiF6八面體的K2NiF4型Sr和Ca系的化合物。其致密化燒結(jié)溫度為1475和1500，此時陶瓷結(jié)構(gòu)致密均勻，無缺陷和氣孔，宏觀表現(xiàn)為頻率的穩(wěn)定性較高，受溫度的影響較弱。 BaLaNiO4和Ba1-xLa1+xCoO4都是磁性化合物，前者在35K處發(fā)生由順磁性到超順磁性的轉(zhuǎn)變，后者在TN

4、=60K和TC=185K分別從反鐵磁態(tài)到鐵磁態(tài)，再到順磁態(tài)的復雜磁性變化過程。Ba1-xLa1+xCoO4陶瓷在215K以下的鐵磁溫區(qū)中具有磁阻效應，x=0組分表現(xiàn)為很強的負磁阻效應(MR約為-63.5％)，x=0.15組分則為很弱的正磁阻效應(MR約為12％)。且由于磁有序的增強，電阻隨磁場的增大而降低。而BaLaNiO4陶瓷體系中不存在磁阻效應。 研究發(fā)現(xiàn)包括Ba1-xLa1+xCoO4在內(nèi)的許多K2NiF4結(jié)構(gòu)的ABCO4

5、型強鐵磁性氧化物往往都存在著Griffiths反?，F(xiàn)象，即1/x-T曲線對居里一外斯定律的偏離，而且場強越小，偏離越嚴重，作者認為大自旋的短程鐵電簇能很好地說明這一原因。Bal-xLal+xCoO4陶瓷存在自旋玻璃態(tài)現(xiàn)象，其中x=0.2的組分自旋玻璃轉(zhuǎn)變溫度TsG=8K，它的ZFC和FC曲線分離點溫度TB=180K，接近于順鐵磁—鐵磁的轉(zhuǎn)變點。 二者在電磁現(xiàn)象上具有很大的共性。二者的電阻率隨溫度由2K到500℃的變化過程中受到變

6、化的自旋磁矩和熱能之間此消彼長的共同作用。并在較低溫下磁轉(zhuǎn)變點附近因磁狀態(tài)的變化磁矩作用不同而出現(xiàn)折點，在較高溫處出現(xiàn)因熱能作用的急劇增強而產(chǎn)生半導性—金屬性轉(zhuǎn)變。 BaLaNiO4陶瓷的介電常數(shù)隨溫度的變化在150℃和280℃出現(xiàn)寬化的峰，Ba1-xLa1+xCoO4陶瓷在-100℃和400℃也出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)變；同時二者的介電損耗也分別在-15℃和200℃、150℃和400℃各出現(xiàn)兩個峰。由于磁矩的作用在高溫段相對熱能較弱，因此