電子型摻雜錳氧化物相分離的研究.pdf

1、鈣鈦礦結構錳氧化物受到廣泛的關注和研究，一方面是由于它具有龐磁電阻(CMR)效應，在自旋電子學領域有著潛在的應用前景；另一方面是由于該類材料屬于強關聯(lián)電子體系，蘊涵著豐富的物理內容。錳氧化物體系中存在強的電子—自旋—晶格相互作用，導致了復雜的磁、電性質，如金屬—絕緣體轉變、自旋序、電荷序和軌道序等。近年來大量的實驗和理論研究結果都支持錳氧化物的基態(tài)是兩相甚至多相共存的不均勻態(tài)，即存在本征的相分離行為。相分離的尺度可以從納米到微米量級變化

2、。在相分離過程中，淬火無序效應以及長程的應變起著重要的作用。正是相分離引起了錳氧化物各種奇異的性質如CMR效應，而錳氧化物的相變則是典型的逾滲過程。然而，到目前為止，大多數(shù)相分離的實驗研究是在空穴型摻雜錳氧化物中開展的。為了檢驗相分離現(xiàn)象在錳氧化物中的普遍性以及更進一步探討相分離的物理起源，有必要對電子型摻雜錳氧化物的相分離現(xiàn)象進行實驗研究。此外，對電子型摻雜錳氧化物的研究有助于豐富CMR材料的物理內容，從而為進一步理解該材料體系的CM

3、R機制奠定一定的基礎。本文對電子型摻雜錳氧化物(包括A位、B位摻雜的體系)進行了系統(tǒng)地研究。通過對樣品的結構、電、磁等性質的測量，研究與相分離有關的物理現(xiàn)象。此外，采用內耗測量方法研究了錳氧化物的相分離現(xiàn)象，實驗結果表明內耗測量方法對研究錳氧化物相分離現(xiàn)象是十分有效的實驗手段。本研究分為五個部分：
　　 第一章介紹了磁電阻效應的研究進展和鈣鈦礦結構錳氧化物的相關物性。錳氧化物作為一種典型的強關聯(lián)電子體系表現(xiàn)出許多吸引人的物理現(xiàn)象

4、，特別是由于該體系所表現(xiàn)出的CMR效應具有潛在的應用前景，因而受到人們的廣泛關注。錳氧化物體系存在豐富的物理內容，涉及金屬—絕緣體轉變、電荷序、軌道序和相分離等許多凝聚態(tài)物理的基本問題。最近的研究表明錳氧化物中存在著本征的非均勻性，即相分離的出現(xiàn)。這種相分離行為可能是導致CMR效應的主要原因。
　　 第二章研究了A位摻雜的Sr1-xCexMnO3和Ca1-xCexMnO3體系的結構、磁、電輸運性質。實驗結果表明，這兩個體系都出現(xiàn)

5、本征的非均勻性—反鐵磁絕緣相與鐵磁金屬相共存的狀態(tài)，即相分離行為。這種相分離是由于Ce摻雜引入的A位無序效應導致的。部分的Ce替代Sr、Ca會導致A位離子變成無序分布，這種無序增強了在原臨界點附近相互競爭的有序態(tài)(如反鐵磁絕緣相和鐵磁金屬相)之間的漲落。此外，在電子型摻雜的Ca0.9Ce0.1MnO3樣品中還觀察到電致電阻效應和非線性電導效應。對這些現(xiàn)象，我們采用相分離模型給予了合理的解釋。
　　 第三章研究了B位摻雜的LaMn

6、1-xMoxO3和Ca4Mn3-xMnO10體系的結構、磁性、電輸運和熱輸運性質。實驗發(fā)現(xiàn)，少量的Mo摻雜就可以改變母體的基態(tài)性質。Mo摻雜的樣品在低溫區(qū)都出現(xiàn)了鐵磁相與反鐵磁相共存的相分離態(tài)。與A位摻雜相比，B位摻雜更容易改變母體的基態(tài)性質，并導致相分離態(tài)的出現(xiàn)。
　　 第四章采用內耗測量方法研究了電子型摻雜的Sr0.8Ce0.2MnO3和Bi0.4Ca0.6MnO3樣品，同時結合電、磁性質的測量，對內耗峰形成的機制進行了討論