摻雜鈣鈦礦錳氧化物的制備、結構與磁性.pdf

1、鈣鈦礦錳氧化物由于其獨特的物理性質和潛在的應用前景而成為人們的研究熱點。 一、本文以擇優摻雜的La0.67Ca0.33MnO3為母相，選擇兩種方式在A位摻雜：1.選擇與Ca2+離子半徑(1.34(A))相差極小的Na+離子(1.39(A))替代Ca2+離子，且改變了Mn3+/Mn4+比例；2.選擇與Ca2+離子半徑(1.34(A))相差較大的Mg2+離子(0.72(A))和Zn2+離子(0.74(A))替代Ca2+離子，且能固定

2、Mn3+/Mn4+比例為2:1。用固相法制備了上述系列樣品，并用FullProf_Suite軟件進行Rietveld精修，系統研究了材料的結構和磁性質，結論如下： (1)對于La0.67Ca0.33-xNaxMnO3系列樣品，在1573K下燒結得到的樣品中，摻雜量x≥0.16的樣品主相是鈣鈦礦相，正交結構，空間群pbnm，次相為微弱的Mn3O4相，四方結構，空間群為I41/amd；x=0.12的樣品為單相正交結構，空間群pbnm

3、。隨Na摻雜量的增加，鈣鈦礦相的晶格常數基本呈增大趨勢；A位平均離子半徑、容差因子t單調增大，樣品的穩定性逐漸提高，而單電子能帶寬度基本呈減小趨勢，樣品磁性基本呈增強趨勢，這是因為Na摻雜量較大時，Mn4+含量增加，Jahn-Teller效應減弱，在電-聲子耦合作用和雙交換作用的競爭中，雙交換作用占主導地位，樣品表現出鐵磁性。在1673K下燒結得到的系列樣品中，Na含量為x=0.12的多晶樣品為正交結構，空間群pbnm，表現為順

4、磁性；Na含量為x=0.16，0.18，0.20的樣品發生了結構畸變，表現出鐵磁性?？傮w上看隨摻雜濃度的增大，樣品出現鐵磁態，且鐵磁性逐漸增強。綜合兩系列樣品可見，適當調節燒結溫度，可以改變樣品磁性能。Na+離子(1.39A)的引入，增強了樣品的磁性，并且在成相條件下燒結溫度較低時樣品磁性較強。 (2)La0.67Ca0.33-xMgrMnO3和La0.67Ca0.33-xZnxMnO3兩系列樣品中，摻雜量為x=0.10，0.1

5、5，0.20的樣品主相是鈣鈦礦相，正交結構，空間群pbnm，次相為微弱的Mn3O4相，四方結構，空間群為I41/amd；其余摻Mg量為x=0.00，0.05，0.075和摻Zn量為x=0.025，0.05的樣品均為單相正交結構，空間群pbnm。隨摻雜量的增加，在A位Mg2+離子(0.72(A))、Zn2+離子(0.74(A))半徑均比Ca2+離子半徑(1.34(A))明顯小的情況下，兩系列樣品鈣鈦礦相的晶格常數a、b、c和晶格體積V均反

6、常增大，A位平均離子半徑、容差因子t單調減小和適配度σ2單調增加，由晶格的不匹配造成的品格畸變逐漸增強，樣品的穩定性逐漸減弱，磁導率減小。 二、本文研究了用固相法制備La1.4-xRxSr1.6Mn2O7和R2-2xSr1+2xMn2O7(R=Nd，Er)雙層鈣鈦礦錳氧化物的成相規律，實驗表明： 1.樣品的成相溫度均在1723K以上； 2.摻雜量越大，樣品形成單相Sr3Ti2O7型雙層鈣鈦礦結構越困難；