雙鈣鈦礦氧化物體系的結(jié)構(gòu)和磁性.pdf

1、早在20世紀(jì)50年代，有關(guān)A2B'B''O6型雙鈣鈦礦氧化物的合成和物性研究已開(kāi)始見(jiàn)諸報(bào)道。90年代末，在該體系中發(fā)現(xiàn)了一系列諸如非常規(guī)高溫超導(dǎo)和室溫隧穿型巨磁阻效應(yīng)，從而使得雙鈣鈦礦氧化物體系的研究在理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面都受到了高度的關(guān)注，迄今已成為凝聚態(tài)物理中一個(gè)十分活躍的前沿研究領(lǐng)域。 1997年吳茂昆報(bào)道了一種不含銅氧面的雙鈣鈦礦材料Sr2YRu1-xCuxO6，其超導(dǎo)溫度為30 K，屬于高溫超導(dǎo)體，并且具有一些特殊的磁性

2、質(zhì)如低溫磁有序和自旋玻璃態(tài)等。其后Kobayashi等人于1998年發(fā)現(xiàn)雙鈣鈦礦材料Sr2FeMoO6在室溫下(300K)具有10％的隧穿磁電阻效應(yīng)，因此雙鈣鈦礦型氧化物體系被認(rèn)為是目前具有廣闊應(yīng)用前景的巨磁阻材料的典型代表。此外從理論角度上看，在雙鈣鈦礦氧化物體系中具有不同的電子組態(tài)的B'和B''位離子可以提供豐富的化學(xué)變換組合以及由此帶來(lái)的離子間不同類(lèi)型的交換相互作用，從而為各類(lèi)電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)物理現(xiàn)象的探索研究提供了一個(gè)具有重大學(xué)術(shù)價(jià)值

3、的研究對(duì)象。 本論文通過(guò)雙鈣鈦礦型氧化物A2B'B''O6與單鈣鈦礦型氧化物ABO3的類(lèi)比，回顧總結(jié)了已有關(guān)于A2B'B''O6雙鈣鈦礦型氧化物體系的若干重要的研究成果與最新進(jìn)展。利用固相反應(yīng)技術(shù)合成了雙鈣鈦礦Ba2YRu1-xCuxO6，高溫超導(dǎo)體Ba2YCu3O7和雙鈣鈦礦型Ba2NiMoO6氧化物體，并且對(duì)這兩個(gè)體系的結(jié)構(gòu)、磁性和電輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，獲得了若干有價(jià)值的研究結(jié)果： 首先，成功用固相燒結(jié)工藝合成

4、了YBa2Cu3O7-δ陶瓷樣品，用多晶X射線(xiàn)技術(shù)對(duì)樣品的物相成分進(jìn)行分析，YBa2Cu3O7-δ樣品x射線(xiàn)衍射譜與理論模擬多晶樣品X射線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)譜比較顯示樣品單相已經(jīng)形成．X射線(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：樣品屬于正交晶系，晶體空間群為Pmmm(a=3.817A，b=3.883A,c=11.633A)，氧氣氛下退火對(duì)樣品的晶胞參數(shù)影響很小。樣品電阻隨溫度變化曲線(xiàn)表明樣品中氧的含量對(duì)超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度起著關(guān)鍵性的作用．利用美國(guó)量子設(shè)計(jì)的物性測(cè)量系統(tǒng)(PPMS

5、)測(cè)量了樣品的磁化強(qiáng)度隨溫度的變化曲線(xiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明樣品具有明顯的邁斯納(Meissner)效應(yīng)，在超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度下，樣品逐步進(jìn)入理想的完全反磁性宏觀量子狀態(tài)。利用標(biāo)準(zhǔn)四探針技術(shù)對(duì)Ba2YRu1-xCuxO6進(jìn)行電阻測(cè)量證實(shí)母體Ba2YRuO6為絕緣體，Cu摻雜的使電阻率降低，并呈現(xiàn)由絕緣體向半導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變；驗(yàn)證一個(gè)重要的現(xiàn)象，超導(dǎo)和磁現(xiàn)象共存。 此外，合成的系列化合物BaENiMoO6具有明顯二維層狀特征的雙倍周期鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，空間

6、群為Pm3m(No.221)，屬于立方晶系。BaENiMoO6晶胞參數(shù)(a=b=c=8.018A)。X線(xiàn)衍射圖式的理論計(jì)算表明，當(dāng)Ba2NiMoO6中的Ni離子和Mo離子分別有序占據(jù)4a(0,0,0)和4b(1/2，1/2，1/2)原子等效位置時(shí)，將可觀察到有序雙鈣鈦結(jié)構(gòu)的(111)(311)超晶格衍射峰，并得到了X線(xiàn)衍射實(shí)驗(yàn)圖譜的證實(shí)。利用測(cè)量樣品室溫下電子順磁共振(ESR)吸收曲線(xiàn)，由實(shí)驗(yàn)值可以計(jì)算出朗德因子(g=1.3)。通過(guò)振動(dòng)