鈷基摻雜氧化物系統(tǒng)的電子、磁性和結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、近年來(lái)，具有La<,1-x>A<,x>CoO<,3>(A為堿土金屬離子)形式的鈷基氧化物一直吸引著人們?nèi)パ芯?，是因?yàn)樗鼈兙哂胁煌瑢こ５碾姾痛泡斶\(yùn)性質(zhì)、巨磁電阻效應(yīng)、電荷有序、軌道有序和相分離等特性。鈷基氧化物和錳基氧化物有很多相似的物理性質(zhì)，但是它們?cè)谀承┓矫嬗志哂胁煌奶攸c(diǎn)。基態(tài)的LaCoO<,3>是非磁性絕緣體，但是隨著溫度上升到50 K以上時(shí)，它呈現(xiàn)順磁絕緣體的特征，并且大約在500 K時(shí)在LaCoO<,3>樣品中絕緣體到金屬的轉(zhuǎn)

2、變被觀察到。鈷基氧化物和錳基氧化物最大的不同點(diǎn)在于Co離子具有不同的自旋態(tài)。在低溫下，Co<'3+>離子處于低自旋狀態(tài)t<,2g><'6>e<,g><'0>(S=0)，隨著溫度的升高，Co<'3+>離子從低自旋態(tài)逐漸向高自旋態(tài)t<,2g><'6>e<,g><'0>(S=2)或中間自旋態(tài)t<,2g><'6>e<,g><'0>(S=1)轉(zhuǎn)變，這是由于Co<'3+>離子晶場(chǎng)劈裂能和耦合能之間的差別很小引起的。 我們利用溶膠-凝膠(so

3、l-gel)法制備出了一系列La<,0.8>Sr<,0.2>Co<,1-x>Fe<,x>O<,3>樣品。經(jīng)X射線衍射fxRD)表征，樣品屬于單相，但是Fe摻雜的La<,1-x>A<,x>CoO<,3>樣品中存在兩種不同的晶體結(jié)構(gòu)。為此我們利用了X射線吸收精細(xì)近邊結(jié)構(gòu)XANES研究了在La<,0.8>Sr<,0.2>Co<,1-x>Fe<,x>O<,3>樣品中Co離子和Fe離子的化合價(jià)。同時(shí)由于Fe離子具有比較大的磁矩，為此我們也研究了F

4、e的摻雜對(duì)La<,1-x>A<,x>CoO<,3>樣品磁性的影響。主要成果如下： (1)XRD結(jié)果顯示：在La<,0.8>Sr<,0.2>Co<,1-x>Fe<,x>O<,3>系列樣品中，未摻雜的La<,1-x>A<,x>CoO<,3>樣品具有很好的單相結(jié)構(gòu)，并且衍射峰沒(méi)有發(fā)生劈裂；而Fe摻雜的La<,1-x>A<,x>CoO<,3>樣品中幾乎每個(gè)衍射峰都發(fā)生了劈裂，為此我們認(rèn)為在Fe摻雜的La<,1-x>A<,x>CoO<,3

5、>樣品中可能存在兩種不同的晶體結(jié)構(gòu)。 (2)我們利用XANES研究了La<,0.8>Sr<,0.2>Co<,1-x>Fe<,x>O<,3>樣品中Co離子和Fe離子的化合價(jià)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e離子存在兩種不同的化合價(jià)態(tài)，即Fe<'3+>和Fe<'4+>離子，在La<,0.8>Sr<,0.2>Co<,1-x>Fe<,x>O<,3>樣品中形成了兩個(gè)不同離子的富集區(qū)，一個(gè)是由Co<'3+>、C0<'4+>和Fe<'3+>等離子組成的，一個(gè)是由Fe

6、<'4+>等離子組成的，因此在Fe摻雜的La<,1-x>A<,x>CoO<,3>樣品中可能存在兩種不同的晶體結(jié)構(gòu)。 (3)通過(guò)對(duì)La<,0.8>Sr<,0.2>Co<,1-x>Fe<,x>O<,3>系列樣品磁性的研究發(fā)現(xiàn)，隨著摻雜量的增加，在比較低的磁場(chǎng)中觀察到了磁性反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。我們認(rèn)為這和Fe離子的引入導(dǎo)致了鐵磁和反鐵磁之間相互競(jìng)爭(zhēng)造成的，同時(shí)還與Co離子自旋狀態(tài)的改變和Co離子自旋傾斜有關(guān)，F(xiàn)e離子的引入可能引起了Co離子自旋