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A位Ag掺杂和自掺杂对La0.7Sr0.3MnO3结构、磁性和结合能的影响

2020-12-02阅读(1014)

A位Ag掺杂和自掺杂对La0.7Sr0.3MnO3结构、磁性和结合能的影响

论文摘要

具有ABO3结构的钙钛矿锰氧化物RE1-xTxMnO3 （ RE为稀土元素,T为碱土元素）由于其庞大的磁电阻效应和广阔的应用前景,成为十几年来的一个研究热点。应用Zener提出的双交换机制可定性地解释这类化合物的电磁特性。在本论文中,我们主要对两个基本问题进行了探讨,结合理论计算和实验结果给出了满意的解释。1、钙钛矿结构中的A位究竟会不会存在空位。本文用溶胶-凝胶法制备了La0.7Sr0.3MnO3中A位高价和低价自掺杂的2个系列样品。使用X’pert Pro型X射线衍射仪测量了各系列样品的衍射谱,发现所制备样品多为复合材料。对于样品中的钙钛矿相,假设在样品中不存在空位,A位阳离子的不足,由Mn2+离子来弥补,所有样品都形成正分的ABO3结构,计算出了A、B和O位各种离子的比例,并直接用于XRD谱的Rietveld拟合,代表精修效果的误差参数Rp、Rwp、s都处于理想值范围内。验证了A位不存在空位。此外,利用我们提出的结合能计算方法计算了这2个系列样品中钙钛矿相的结合能随掺杂量变化的规律,其变化趋势分别与通过Rietveld拟合计算出的晶胞体积随掺杂量的变化趋势相同,从而说明晶胞体积随掺杂量的变化是由其结合能决定的。从而为我们提出的结合能计算方法提供了新的有力支持。采用Lake Shore M7310型振动样品磁强计（VSM）对样品进行磁性分析,结果发现:其室温磁化率和饱和磁化强度都随着自掺杂浓度增加而增大。居里温度TC随着样品钙钛矿相中Mn4+离子含量的变化基本符合La1-xSrxMnO3等二价掺杂系列材料的变化规律。从而得出结论:利用溶胶-凝胶法最终在800°C形成的复合体系的钙钛矿相中基本不存在A位空位,而是由二价Mn2+离子进入到A位,形成ABO3的稳定结构,其A、B和O位的离子数目比近似为标准的1 : 1 : 3。其中A位阳离子的不足,由Mn2+离子来弥补,正分氧含量是按A、B位阳离子的比例在样品成相之前的热处理过程中形成的。2、Ag究竟能不能进入到钙钛矿结构中。我们通过在母体材料La0.7Sr0.3MnO3中以Ag替代A位高价和低价离子,制备了2个系列样品,使用X’pert Pro型X射线衍射仪测量了各系列样品的衍射谱,得到由菱面体类钙钛矿相、金属Ag相和Mn3O4相组成的三相复合材料;假设样品的钙钛矿相中“基本不存在A位空位”,结合对样品成分的分析,计算出了A、B和O位各种离子的比例,并直接用于XRD谱的Rietveld拟合,代表精修效果的误差参数Rp、Rwp、s都处于理想值范围内。根据我们提出的结合能计算方法计算了钙钛矿相的结合能。计算结果显示,钙钛矿相的结合能随掺杂量变化的规律,与通过Rietveld拟合计算出的晶胞体积随掺杂量的变化趋势相同,从而说明晶胞体积随掺杂量的变化是由其结合能决定的。采用Lake Shore M7310型振动样品磁强计（VSM）对样品进行磁性分析,其室温磁化率和饱和磁化强度都随着Ag的掺杂浓度增加而增大。居里温度TC随着样品钙钛矿相中Mn4+离子含量的变化基本符合La1-xSrxMnO3等二价掺杂系列材料的变化规律。通过上述研究得出结论:利用溶胶-凝胶法最终在800°C形成的名义成分为La0.7Sr0.3MnO3的复合体系钙钛矿相中,部分Ag能够以离子形式进入到ABO3型钙钛矿结构中,其余Ag形成金属Ag相。

论文目录

  • 中文摘要
  • 英文摘要
  • 1 绪论
  • 1.1 历史回顾
  • 1.2 磁电阻的定义及分类
  • 1.2.1 磁电阻的定义
  • 1.2.2 磁电阻的分类
  • 1.3 钙钛矿锰氧化物的物理性质及物理模型
  • 1.3.1 晶体结构
  • 1.3.2 电磁相图
  • 1.3.3 双交换模型
  • 1.4 本文的选题背景
  • 2 样品的制备和表征
  • 2.1 样品的制备
  • 2.1.1 引言
  • 2.1.2 样品的制备
  • 2.2 样品的性能测试
  • 2.2.1 X 射线衍射（XRD）分析
  • 2.2.2 基本磁性测量
  • 0.7Sr0.3MnO3系列样品结构、磁性和结合能的影响'>3 A位自掺杂对La0.7Sr0.3MnO3系列样品结构、磁性和结合能的影响
  • 0.7Sr0.3MnO3（x=0.05-0.20）系列样品结构、磁性和结合能的研究'>3.1 La0.7Sr0.3MnO3（x=0.05-0.20）系列样品结构、磁性和结合能的研究
  • 3.1.1 样品的制备
  • 3.1.2 X 射线衍射（XRD）分析
  • 0.7Sr0.3MnO3的Mn4+离子含量研'>3.1.3 La0.7Sr0.3MnO3的Mn4+离子含量研
  • 3.1.4 Rietveld 拟合
  • 0.7Sr0.3MnO3的结合能研究'>3.1.5 La0.7Sr0.3MnO3的结合能研究
  • 3.1.6 样品的基本磁性分析
  • 0.7Sr0.3-xMnO3（0.05≤x≤0.15）系列样品的结构、磁性和结合能的研究'>3.2 La0.7Sr0.3-xMnO3（0.05≤x≤0.15）系列样品的结构、磁性和结合能的研究
  • 3.2.1 样品的制备
  • 3.2.2 X 射线衍射（XRD）分析
  • 4+离子含量研'>3.2.3 Mn4+离子含量研
  • 3.2.4 Rietveld 拟合
  • 0.7Sr0.3-xMnO3的结合能研究'>3.2.5 La0.7Sr0.3-xMnO3的结合能研究
  • 3.2.6 样品的基本磁性分析
  • 3.3 本章小结
  • 0.7Sr0.3MnO3系列样品结构、磁性和结合能的影响'>4 Ag 掺杂对La0.7Sr0.3MnO3系列样品结构、磁性和结合能的影响
  • 0.7-xSr0.3AgxMnO3（x=0.0-0.20）系列样品的结构、磁性和结合能研究'>4.1 La0.7-xSr0.3AgxMnO3（x=0.0-0.20）系列样品的结构、磁性和结合能研究
  • 4.1.1 复合样品的制备
  • 4.1.2 X 射线衍射（XRD）分析
  • 4.1.3 离子含量计算
  • 4.1.4 Rietveld 拟合
  • 0.7-xSr0.3AgxMnO3 的结合能研究'>4.1.5 La0.7-xSr0.3AgxMnO3的结合能研究
  • 4.1.6 样品的基本磁性分析
  • 0.7Sr0.3-xAgxMnO3（x=0.0-0.20）系列样品的结构、磁性和结合能的研究'>4.2 La0.7Sr0.3-xAgxMnO3（x=0.0-0.20）系列样品的结构、磁性和结合能的研究
  • 4.2.1 复合样品的制备
  • 4.2.2 X 射线衍射（XRD）分析
  • 4.2.3 离子含量计算
  • 4.2.4 Rietveld 拟合
  • 0.7Sr0.3-xAgxMnO3 的结合能研究'>4.2.5 La0.7Sr0.3-xAgxMnO3的结合能研究
  • 4.2.6 样品的基本磁性分析
  • 4.3 本章小结
  • 5 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间的科研成果

    • 相关论文文献

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