la1－xsrxmno3（x≈0．125）中相分離現(xiàn)象的超聲研究

1、 第 3 9卷 第 1 1期 2 0 0 3年 1 1月1 1 7 6 — 1 1 7 8頁(yè) 金 屬 學(xué) 玫 ACT A M ETAL LURGI CA S I NI CA Vl 0 1 ． 3 9No ． 1 1No v ． 2 0 0 3P P ． 1 1 7 6 — 1 1 7 8L a l —S rMn O 3 ( x≈0 ． 1 2 5 ) 中相分離 現(xiàn)象的超聲研究 木張士龍 岑 誠(chéng) 謝 津橋 蘇金瑞 朱長(zhǎng)飛 ( 中

2、國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)材料科學(xué)與工程系內(nèi)耗與固體缺陷實(shí)驗(yàn)室，合肥 2 3 0 0 2 6 )摘 要 測(cè)量了 L a l 一S rMn O3 ( x≈0 ． 1 2 5 ) 單相多晶樣品的 超聲聲速與衰減隨溫度的變化關(guān)系．結(jié)果表明， 在順磁絕緣體 一 鐵磁金 屬轉(zhuǎn)變溫度 (≈ 2 6 3K) 附 近超聲聲速出現(xiàn)軟化，同時(shí) 伴有尖銳的超聲衰減峰．理 論分析認(rèn)為，?附近的 超聲 異常 主要源于 自旋漲落效應(yīng)．電阻 、磁化率測(cè)量結(jié)果表明，在 2 0 0

3、K 溫度 以下，體 系出現(xiàn)鐵磁金屬、鐵磁絕緣體和反鐵磁絕緣體多相 共存現(xiàn)象，同時(shí)超聲聲速 出現(xiàn) 巨大的軟化并伴有很寬的衰減峰 ，升、降溫曲線存在明顯的熱 回滯，說(shuō) 明 L a 0 ． s r s S r 0 ． 1 2 5 Mn 03體 系在低溫下伴隨相分離現(xiàn)象 的出現(xiàn)發(fā)生 了類一級(jí)相變，它可能是 由 J a h n —T e l l e r 扭 曲效應(yīng)所導(dǎo)致的．研究結(jié)果表明，超聲是研 究 相分離現(xiàn)象的一種有效實(shí)驗(yàn)手段 ．關(guān)鍵詞 超聲聲

4、速，衰減，相分離， L a l 一S rMn O3 ， 超聲方法 中圖法分類號(hào) T B 3 2 1 ， 0 4 2 9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0 4 1 2 — 1 9 6 1 ( 2 0 0 3 ) 1 1 - 1 1 7 6 - 0 3U I 』 TR A So N I C S T U D Y o F PH A SE SEPAR AT I o N I N L a l —sMn O 3 ( x≈0 ． 1 2 5 )Z H

5、A NGS h i l o n gC E NC h e n g ． X I EJ i n q i a o ． S UJ i n r u i 。 Z HUC h a n g f e iK e yLa bo r a t or yo fI n t e r na lFr i c t i o na ndDe ~ c t si nSol i ds ，De par t m e nto fM a t e r i a l sS c i e nc ea n

6、dEng i ne e r i ng ，U n i v e r s i t y o fSc i e n c ea ndTe c hn ol o gyo fChi na．He f e i2 3 00 26Co r r e s p o n d e n t ：Z HUC h a n g f e i Ip r o f e s s o r , T e l ：( o 5 5 1 ) s e o ~ g s s IF a x ：( o 5 5 1 )

7、 3 6 o 2 9 { o IE — ma i l ：c f z h u @ u s t c ． e d u ． c nS u p p o r t e db yNa t i o n a lNa t u r a lS c i e n c eF o u n d a t i o no lC h i n a( No ． w~ 7 4 o 7 5 )M a nus c r i p tr e c e i v e d2 00 3 -0 7 -0 9

8、A B S TR A CT Th et e m p e r a t u r ed e p e n d e n c e so f1 o n g i t u d i n a lv e l o c i t i e sa n da t t e n u a t i o n so fL a 1 - x S r 。 Mn O 3 ( x≈0 ． 1 2 5 ) s i n g l ep h a s ep o l y c r y s t a lw e

9、 r em e a su r e d ．A nu l t r a so n i cv e l o c i t ys o f t e n i n ga c c o mp a n i e db yas h a r pp e a ki na t t e n u a t i o nWa s f ou n dn e a rt h eC u ri et e mp e r a t u r ef T c ) o fp a r a ma g -n e

10、t i ci n s u l a t o rp h a s et of e r r o ma g n e t i cme t a lp h a s e ．An a l y s i si n d i c a t e st h a tt h eu l t r a s o n i ca n o ma l i e sn e a r T ca r ed u et ot h es p i n - p h o n o ni n t e r a c

11、 t i o n ．Th ec o e x i s t e n c eo ft h ef e r r o ma g n e t i cm e t a lr e g i o n s ，f e r r o m a g n e t i ci n s u l a t o rr e g i o n sa n da n t i f e r r o m a g n e t i ci n s u l a t o rr e g i o n si nL a

12、 0 ．s 7 5 S r 0 ． 1 2 5 M n 03we r eo b s e r v e db e l o w 2 0 0K b yr e s i s t a n c ea n da u cs u s c e p t i b i l i t ym e a s u r e m e n t s ．S i mu l t a n e o u s l y ,ad r a ma t i cs o f t e n i n gi nu l

13、 t r a s o n i cv e l o c i t ya c c o m p a n i e db yawi d ep e a k i na t t e n u a t i o ns h o wi n ga l lo b v i o u sl a y s —t e r e s i sWa s f o u n d ．Th i ss u g g e s t e dt h a tt h et r a n s i t i o na

14、 c c o mp a n i e db yp h a s es e p a r a t i o ni so ft h ef i r s to r d e rt r a n s i t i o na s s o c i a t e dwi t ht h eJ a h n — Te l l e rd i s t o r t i o n ．I ta l S Op r o v e dt h a tt h eu l t r a s o n i

15、cme t h o di sp a r t i c u l a r l yu s e f u lf o rp h a ses e p a r a t i o ni n v e s t i g a t i o n．K EY W oR D Su l t r a s o n i cv e l o c i t y , a t t e n u a t i o n ， p h a s es e p a r a t i o n ， L a 1 一

16、 。 SM n O3 ， u l t r a s o n i cme t h o d具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的過(guò)渡金屬錳氧化物 L n 1 - x A 。 Mn O3( L n為稀土金屬，A為二價(jià)離子) 體系中存在超大磁阻 效應(yīng) ( C MR ) ， 其廣闊的應(yīng)用前景引起了人們?nèi)找鎻V泛的關(guān)注．隨著研究的不斷深入，人們?cè)谠擉w系中先后發(fā)現(xiàn)了 電荷軌道有序和相分離等一系列特殊的物理現(xiàn)象 ， 這些現(xiàn) 國(guó)家 自然科學(xué)基金資助項(xiàng) 目 1 0 2 7 4 0

17、7 5收稿 日 期 ：2 0 0 3 — 0 7 — 0 9作者簡(jiǎn)介 ： 張士龍，男， 1 9 8 0年生，碩士生 象都與電子、自旋、 軌道以及結(jié)構(gòu)之間的相互作用密切相 關(guān) [ 1 - 3 J ． 目前，人們根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，先后建立起 一 系列的理論模型 ( 如雙交換模型、電 一聲子相互作用 模 型、極化子模型和相分離模型等) ， 但 尚無(wú)一種理論能 夠 準(zhǔn)確地解釋在錳氧化物體系中出現(xiàn)的 巨磁阻效應(yīng)及其 它相關(guān)的物理現(xiàn)象．L a l

18、 一 。 S r 。 Mn O3體系在低摻雜 區(qū)域 ( 0 ． 1 00 ． 1 6 )具有復(fù)雜的相圖，除了在 C u ri e溫度 附近發(fā) 生順磁絕緣體 一鐵磁金屬轉(zhuǎn)變外，在更低溫度下還觀察 維普資訊 http://www.cqvip.com 1 1 7 8金 屬 學(xué) 報(bào) 3 9 卷 E0 、∞ S 一旦 ’圖 3L a e ． 8 7 5 S r o ． 1 2 5 MN O3樣品在 T > 死 時(shí)，I ga 與 l

19、g ( T一) 的擬合結(jié)果 Fi g ． 3Me a s u r e d( ·) a n df i t t i n g( 一) l g ( T一死 ) d e p e n ·de nc eofl ga f orLa 0 ． 8 7 5 Sr o ．1 2 5 MN O3( T>T c )域 出現(xiàn)一個(gè)很寬的衰減峰．這一與 電子相分離現(xiàn)象 同時(shí) 發(fā)生的超聲異常說(shuō)明：L a L 0 ． 8 7 5 S r 0 ．

20、1 2 5 Mn 0 3在低溫下 存在強(qiáng) 烈的電 一 聲子相互作用，它可能來(lái)源于體系的 J a h n - T e l l e r扭曲效應(yīng)．已知 L a L 0 ． 8 7 5 S r 0 ． 1 2 5 Mn 03中含 有大 量 的 J a h n — T e l l e r離 子 M + ，它所 造 成 的 晶格 扭 曲效應(yīng)導(dǎo)致錳 氧化物體系 中發(fā)生了一系列結(jié)構(gòu)相變和 電 子以及軌道有序現(xiàn)象 ． 升、降溫測(cè)量結(jié)果表 明，超 聲聲速

21、與衰減曲線在低溫 區(qū)存在明顯 的熱 回滯現(xiàn)象，說(shuō) 明在這一 區(qū)域確實(shí)發(fā)生 了類似一級(jí)相變 的行為 ，這種 由J a h n - T e U e r效 應(yīng)所 引起 的 電 一聲 子 相 互 作用 可 能 是導(dǎo) 致 L a L 0 ． 8 7 5 S r 0 ． 1 2 5 Mn 0 3在低溫下發(fā)生相分離現(xiàn)象的一個(gè) 重要因素．這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明，超聲聲速和衰減是研究 強(qiáng)關(guān)聯(lián)錳氧化物體系中相分離現(xiàn)象 的一種有效方法．3 結(jié)論 在 2 0 _

22、一 3 o 0K溫區(qū)內(nèi)， 測(cè)量了 L a l 一S rMn O 3 ( x≈0 ． 1 2 5 ) 多晶單 相樣品的縱 波聲速與衰減 的溫度譜 ．在 C u r i e 轉(zhuǎn)變溫度附近和低溫多相共存區(qū)，均發(fā)現(xiàn)了明顯的 超聲異?，F(xiàn)象．分析認(rèn)為， 這些現(xiàn)象分別來(lái)源于 自旋 一聲 子耦合和 電 一聲子相互作用．參考文獻(xiàn) 【 1 ]Da g o t t oE ， H o t t aT ， Mo r e oA． P h y sR e p ， 2 0

23、 0 1 ； 3 4 4 ：1【 2 ]S c h i f e rP ， R a mi r e zAP ， B a oW， C h e o n gSW． P h y sR e vLe t t ，1 9 9 5；7 5：3 3 36【 3 ] Ur u s h i b a r aA， Mo r i t o moY， Ar i maT， Ki d oG， T o k u aY ．Phy sRe v ．1 9 95 ；5 1 B：1 41 0

24、3【 4 ]N o j i r iH， K a n e k oK， Mo t o k a w aM， Hi r o t aK， E n d o hY，Ta k a ha s hiK ．Phy sRe v ．1 9 99 ；6O B ： 41 4 2【 5 ]Ka w a n oH， Ka j i mo t oR ， Ku b o t aM， Y o s h i z a w aH． P h y sRe v，1 9 9 6；5 3B：1 4

25、7 0 9【 6 ]Z h o uJ - S ， L i uG _ L ， Go o d e n o u g hJB． P h y sR e v ， 2 0 0 1 ；63 B ：1 7 2 41 6【 7 ] F u j i s h i r oH， I k e b eM， Ko n n oY， F u k a s eT ． JP h y sS o cn ，1 9 9 7；6 6：3 7 03【 8 ]Z h uCF ， Z h e n

26、 gRK， S uJR， H eJ ． A p p lP h y sL e t t ， 1 9 9 9 ；74 ：35 0 4【 9 ]Z h uCF ， Z h e n gRK， S uJR， S o n gw H． JP h y s ：C o n ·d e ns e d M a t t e r ,1 9 99 ；1 1 ： 1【 1 0 ]Ga r l a n dCW ． I n ： Ma s o nW P ， T