鈣鈦礦型鉻基氧化物RE1-xCaxCrO3的制備及電磁特性探討.pdf

1、本論文從晶體結(jié)構(gòu)和電子軌道的相似性出發(fā)，提出并構(gòu)建了具有超晶格結(jié)構(gòu)的RE2CaCr3O9（RE0.67Ca0.33CrO3）。由于其晶格內(nèi)Cr離子與高溫超導(dǎo)材料YBa2Cu3O7(YBCO)晶格內(nèi)的Cu離子的面內(nèi)分布、雜化軌道及可能的熱激發(fā)電子數(shù)相近或相同，RE2CaCr3O9的Cr-O面與YBCO的Cu-O面應(yīng)該具有類(lèi)似的基本能帶結(jié)構(gòu)，RE2CaCr3O9應(yīng)該具有類(lèi)似于YBCO的超導(dǎo)電性。本論文中的樣品采用改進(jìn)的溶膠凝膠法(Pechi

2、ni法)來(lái)制備粉末前軀體，前軀體在700℃預(yù)燒2h，1000℃下燒結(jié)8h合成目標(biāo)物質(zhì)REl-xCaxCrO3。
　　不同溫度下燒結(jié)的名義組分為L(zhǎng)a0.67Ca0.33CrO3樣品的XRD結(jié)果表明，在我們的實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，Ca取代La進(jìn)入LaCrO3晶格主要是插入成相機(jī)制，樣品應(yīng)主要為超晶格的正交La2CaCr3O9相。樣品的磁化率曲線結(jié)果表明其具有明顯的抗磁性轉(zhuǎn)變，且抗磁信號(hào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)有的普通抗磁性材料。這種抗磁性轉(zhuǎn)變目前資料范圍

3、內(nèi)，用超導(dǎo)轉(zhuǎn)變理論來(lái)解釋較為合適。名義組分為L(zhǎng)al-xCaxCrO3樣品的XRD與磁化率曲線的結(jié)果表明:除可能存在正交的超晶格相La2CaCr3O9(x=0.33)外，還可能存在同樣具有抗磁性轉(zhuǎn)變的正交超晶格相La4CaCr5O15(x=0.2)和LaCaCr2O6(x=0.5)。實(shí)驗(yàn)中多晶樣品的輸運(yùn)測(cè)量結(jié)果表明，La0.67Ca0.33CrO3，La0.8Ca0.2CrO3和La0.5Ca0.5CrO3均可能是高度電輸運(yùn)各向異性的材料

4、，多晶樣品的電阻信號(hào)主要來(lái)源于無(wú)序的晶界。La0.8Ca0.2CrO3的多晶樣品在0T、1T下的電輸運(yùn)測(cè)量結(jié)果表明，晶界電阻在181K以下出現(xiàn)由晶?？勾判赞D(zhuǎn)變引起的負(fù)磁阻效應(yīng)，并在金屬半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變后出現(xiàn)高達(dá)500倍的電阻跳躍。如此大的電阻跳躍，目前資料范圍內(nèi)，用超導(dǎo)電子的隧穿效應(yīng)來(lái)解釋較為合適。Y，Sm元素完全取代La0.67Ca0.33CrO3中的La可能會(huì)形成超晶格的正交Y2CaCr3O9以及Sm2CaCr3O9相，從而表現(xiàn)出非常強(qiáng)的

5、抗磁性。而Ce完全取代La0.67Ca0.33CrO3中的La不能形成超晶格的正交Ce2CaCr3O9，該樣品中也沒(méi)有出現(xiàn)抗磁性轉(zhuǎn)變。這從另一方面說(shuō)明，我們所有樣品中抗磁性轉(zhuǎn)變確實(shí)與超晶格結(jié)構(gòu)有關(guān)。
　　綜上所述，可能存在著具有抗磁性轉(zhuǎn)變的超晶格材料如La2CaCr3O9、La4CaCr5O15、LaCaCr2O6、Y2CaCr3O9和Sm2CaCr3O9等。這些材料中的抗磁性轉(zhuǎn)變?cè)诂F(xiàn)有的文獻(xiàn)資料范圍內(nèi)，用超導(dǎo)轉(zhuǎn)變來(lái)解釋相對(duì)比較合