高温高压合成电子型掺杂层状钙钛矿结构锰氧化物La_(2-2x)Ca_(1+2x)Mn_2O_7

用高温高压法、在1260℃和5.0GPa条件下,成功制备出电子型掺杂层状钙钛矿结构锰氧化物La2-2xCa1+2xMn2O7(x=1.0～0.8)系列样品。样品的粉末X射线衍射实验和Rietveld精修结构分析表明,所制样品具有Sr3Ti2O7型四方结构,空间群为I4/mmm。随着电子浓度的增加,MnO6八面体畸变程度增大,晶胞体积增加。同时样品的磁化强度随La的掺入、x的增加而增强,反铁磁有序温度TN提高。由于双交换作用减小,样品的电阻增加。在测量温度范围内,没有观测到磁电阻效应。

层状钙钛矿结构锰氧化物Ca3Mn2O7的高压结构相变

利用金刚石压砧高压装置（DAC），对Ca3Mn2O7的粉末样品进行了高压能散X射线衍射实验。结果表明，由于岩盐层易被压缩，在压力作用下层状钙钛矿结构锰氧化物Ca3Mn2O7的结构不稳定。在0－35GPa压力范围内，Ca3Mo2O7晶体结构发生了两次相变。在1．3GPa左右，由原来的四方相变为正交相，在9．5GPa左右，又由正交相向新的四方相转变。

高压下层状钙钛矿结构锰氧化物Ca_3Mn_2O_7的结构相变

采用金刚石压砧高压装置(DAC),对Ca3Mn2O7的粉末样品进行了高压能散X射线衍射实验. 实验结果表明,由于延盐层易被压缩,在压力作用下层状钙钛矿结构锰氧化物Ca3Mn2O7的结构不稳定. 在0～35 Gpa压力范围内,Ca3Mn2O7晶体结构发生了两次相变. 在1.3 Gpa左右,由原来的四方相变为正交相,在9.5 Gpa左右,又由正交相向新的四方相转变.

类钙钛矿结构的稀土锰氧化物中的导电机制

１９５１年 Ｚｅｎｅｒ提出“双交换作用模型”以解释钙钛矿型锰氧化物中在居里温度处同时发生的铁磁相到顺磁相及金属－半导体转变，近年来，在这类材料中发现了所谓的庞磁电阻效应，对其中的导电机制的研究有了新的进展．本文综述了类钙钛矿结构的稀土锰氧化物中导电机制的研究进展．

钙钛矿结构锰氧化物薄膜材料的低频1/f噪声研究

针对A位掺杂钙钛矿结构锰氧化物(A_(1-x)BxMnO_3)薄膜材料的微弱低频1/f噪声信号检测,采用基于双通道信号互相关运算的测试方法,有效消除了接触噪声对本底噪声的影响。通过对薄膜样品La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3的低频1/f噪声和电阻率测量,揭示了由不同衬底材料、不同厚度所引起的薄膜晶格内部应力变化对载流子输运机制的影响。结果表明,薄膜样品的1/f噪声水平和导电特性与材料厚度变化密切相关,La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3/SrTiO_3样品在临界厚度下表现出较低的1/f噪声;而La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3/SrTiO_3/Si样品随着厚度增大,其1/f噪声不断优化。上述结论对基于磁性材料的新型传感器的研制具有重要的参考意义。

热处理对钙钛矿锰氧化物La0.95Sr0.05MnO3离子价态和磁结构的影响

对于磁性氧化物的磁有序,传统的观点用超交换相互作用(SE)和双交换相互作用(DE)模型进行解释,其出发点都建立在全部氧离子是-2价的基础上.例如,对于LaMnO_3,认为其中的La和Mn都处于+3价,用SE模型解释相邻Mn^(3+)离子间的反铁磁序;当以二价的Sr离子替代一部分La离子后,认为等量的Mn^(3+)离子变为Mn^(4+)离子,用DE模型解释相邻Mn^(3+)和Mn^(4+)离子间的铁磁序.然而,事实上在氧化物中存在一部分负一价氧离子.Cohen[Nature 358 136]利用密度泛函理论计算了BaTiO_3的价电子态密度,结果得到只有Ba离子的化合价与传统观点相同,为+2价;而Ti和0分别为+2.89价和-1.63价,不是传统观点的+4价和-2价,但是与多年来关于氧化物电离度的研究[Rev.Mod.Phys.42 317]和X射线光电子谱(XPS)的研究结果相符合.本文经过不同热处理条件制备了名义成分为La_(0.95)Sr_(0.05)MnO_3的三个样品,通过对样品的XPS分析,发现样品中不存在Mn^(4+)离子,只存在Mn2+和Mn^(3+)离子,平均价态随热处理程序的增加而升高.尽管三个样品有相同的晶体结构,但磁矩明显不同.对于这样的性能,不能用SE和DE模型解释其磁结构.利用本课题组最近在研究尖晶石结构铁氧体磁有序过程中提出的O 2p巡游电子模型解释了这种现象,利用样品在10 K的磁矩估算出的Mn离子平均价态变化趋势与XPS分析结果一致.O 2p巡游电子模型的出发点建立在氧化物中存在一部分负一价氧离子的基础上,这是其与SE和DE模型的根本区别.

钙钛矿锰氧化物低维纳米结构研究进展

钙钛矿结构锰氧化物由于同时存在电荷、自旋、轨道、晶格等多种自由度,它们之间很强的相互作用和相互竞争导致了一系列新颖的物理现象,如庞磁电阻效应、巨磁熵效应、绝缘体-金属转变、电子相分离、电荷/轨道有序等现象,使其成为凝聚态物理学研究的热点。随着微电子器件日趋集成化和微型化,其特征尺寸越来越小,目前基于钙钛矿结构锰氧化物微电子器件的特征尺寸已经进入纳米尺度。在纳米尺度钙钛矿结构锰氧化物具有显著的尺寸效应,表现出与薄膜及块材不同的电、磁输运特性,在新一代微电子器件领域具有重要的应用价值。近年来人们在钙钛矿锰氧化物低维纳米结构制备、电磁输运特性测量、微结构表征及理论模拟方面,都取得了较大的研究进展,本文对此进行了评述。首先,概述了钙钛矿锰氧化物低维纳米结构的微结构研究进展;介绍了钙钛矿锰氧化物低维纳米结构的电子相分离及电荷有序现象;评述了其电磁输运特性的纳米尺度表征;讨论了钙钛矿锰氧化物低维纳米结构在自旋电子学、磁随机存储器和传感器方面的应用进展。最后指出了未来钙钛矿锰氧化物低维纳米结构研究需要重点解决的一些问题。

钙钛矿型复合氧化物的结构分析及其在SOFC阴极中的应用

对钙钛矿型复合氧化物(ABO3)的结构特征和性质进行详细分析,研究表明,以合适的阳离子取代A、B位离子而形成含有氧空穴的钙钛矿结构是钙钛矿型复合氧化物演变为各种功能材料的基础。通过适当的掺杂,钙钛矿型复合氧化物可同时具有良好的导电性、催化活性、热稳定性和化学稳定性,因此在SOFC中有广泛的应用。分别以LSM、LSCF等典型钙钛矿型复合氧化物为例,阐述了钙钛矿型复合氧化物在SOFC阴极中的应用。

A位无序掺杂锰氧化物La_(2/3-x)Y_xCa_(1/3-y)Sr_yMnO_3的微结构和居里温度研究

采用固相反应法制备了A位无序掺杂锰氧化物La2/3-xYxCa1/3-ySryMnO3系列样品;利用Rigaku Dmax-rB 12 kW转靶X-ray衍射仪和振动样品磁强计Lakeshore7300对样品进行表征,并通过Rietveld方法对X-ray衍射谱进行结构精修。讨论了A位掺杂无序度σ2对样品的相、微结构(Mn—O键长、Mn—O—Mn键角等参数)和居里温度的影响。结果表明:随着掺杂浓度x和无序度σ2的增加,样品仍然保持单相性较好的钙钛矿正交结构,晶格常数a,b,c和晶胞体积V没有发生大的变化;Mn—O—Mn键角增加和Mn O键长减小;样品的居里温度下降,但x=0.20时,La2/3-xYxCa1/3-ySryMnO3居里点反而拉伸增大。

稀土锰氧化物La_(0.6)A_(0.4)MnO_3(A代表Cu,Ag,Na)的晶体结构及元素价态研究

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法制备La0.6A0.4MnO3(A代表Cu,Ag,Na)多晶样品材料,用X射线衍射(XRD)以及X射线光电子能谱(XPS)对其进行了研究,发现La0.6Cu0.4MnO3,La0.6Na0.4MnO3均为单相菱面体钙钛矿结构,而La0.6Ag0.4MnO3则由菱面体结构的钙钛矿相和立方结构的金属Ag相组成。对LaMnO3母体进行A位掺杂,随着离子半径不同的金属阳离子的掺入,会导致样品产生晶格畸变,从而使样品的晶格常数,晶胞体积发生变化,变化趋势与掺入的金属阳离子半径有关。随着掺杂离子半径的增大,样品晶格常数、晶胞体积也相应增大。La在La0.6A0.4MnO3(A代表Cu,Ag,Na)中均以正三价形式存在,表明La在化合物中是起稳定作用的组分。随着低价态的金属阳离子(Cu2+,Ag+,Na+)替代La3+,将有更多的Mn3+通过Mn-O-Mn的双交换作用变为Mn4+,从而满足试样整体电荷守恒。

锰氧化物的结构

锰氧化物具有的超大(巨)磁电阻效应在磁存储和磁传感等领域极具潜在的应用价值,同时也由于这类钙钛矿型锰氧化物蕴涵着丰富的物理现象和物理问题,锰氧化合物引起了广大科研工作者的浓厚兴趣,弄清锰氧化物的结构特征对探讨其物理性质至关重要.

钙钛矿锰氧化物颗粒边界异质改性及低场磁电阻效应研究

综述了近几年钙钛矿锰氧化物磁电性质及CMR效应研究进展;综述了低场磁电阻研究现状,着重阐述了通过对钙钛矿锰氧化物的颗粒界面异质改性,实现低场磁电阻的方法,并提出利用A位稀土掺杂钙钛矿锰氧化物与金属颗粒复合实现低场磁电阻的设想。

名义成分为La_(1.0)Ca_(2.0)Mn_2O_7锰氧化物的压阻效应(英文)

利用低温高压电阻原位测量装置（自箝铍青铜活塞-圆筒式压砧），在0～1．05GPa静水压力范围内，对以层状钙钛矿结构为主相、名义成分为La1.0 Ca2.0 Mn2O7 的锰氧化物样品进行了压阻效应研究。实验观测到异常的压阻效应。在低温5～150K范围内，压力为0．55GPa时，样品呈现出高达40％的压阻效应，而且，金属-绝缘体相变温度在低压范围内随压力的增加而增加，但随着压力的进一步增加而减小。

异质结构掺锰氧化物（La0.60Sr0．4-xNaxMnO3）的磁电阻研究术

利用掺杂锰氧化物La0.60Sr0.05Na0.05MnO3和La0.60Sr0.15Na0.25MnO3两种块体材料串联焊接成异质结构样品，其磁电阻在不同温度出现两个峰值。得到启示：选取一系列磁电阻峰值在不同温度的材料，制成异质结构样品多层膜，适当调整各层膜厚度的比例，可以使多层膜的磁电阻在一个较宽的温度区间内保持基本稳定，并且有较好的磁场灵敏度，从而成为较好的磁电阻磁场传感器。

隧道状和层状锰氧化物的合成

介绍了隧道状和层状锰的氧化物的几种合成方法,根据任何一种合成方法都可以制备出尖晶石状结构,碱硬锰矿石结构,杂硬锰矿石结构和钠水锰矿石结构。

双层锰氧化物薄膜中的应力效应

双层钙钛矿结构的La2 - 2XSr1 +2XMn2 O7(X =0 .32 )单相薄膜生长在具有不同晶格参数的两种衬底上 .测量发现 ,两种衬底上生长的La2 - 2XSr1 +2XMn2 O7(X =0 .32 )薄膜具有迥然不同的金属-绝缘体转变温度TM -I及其他物性 .界面应力的研究表明这是衬底晶格常数不同引起膜内应变的结果 .在衬底的压应力下 ,薄膜的电阻—温度曲线的峰值 (TM -I)向高温移动且电阻率 ( ρ)下降 ;相反 ,对于衬底张应力下的薄膜 ,TM -I下降ρ上升 .这些结果可以用双交换模型做很好的解释 .

稀土掺杂锰氧化物的电致电阻效应

用固相烧结法制备Nd0.67Sr0.33MnOy（y=2.85）多晶样品。样品输运性质表现出自旋相关电致电阻特征。对含量低于化学计量y=3.0样品，当温度高于某一特征温度时，电阻变化符合线性欧姆定律；但低于这一特征温度时，电阻大小与负载电流或电压有关，I-V曲线偏离线性规律；在绝缘体．导体相转变点附近，样品电阻随负载电流或电压增大而迅速减小，表现出巨大电致电阻效应。这种自旋相关的电致电阻行为与氧含量和界面有很大关系。

镧锶锰氧化物复合材料的制备与电磁特性分析

钙钛矿结构的氧化物如La-Sr-Mn-O(LSMO)、La-Ca-Mn-O(LCMO)、La-Ba-Mn-O(LBMO)等具有巨磁阻效应,可应用在磁记录媒体、磁阻式换能器及传感器等.其中LSMO在室温具有强磁性且电阻率低,也被尝试应用在吸收电磁波的涂层.制备了3组不同填充率[(50%,60%及70%(ω)]的镧锶锰氧化物-环氧树脂复合材料,并检测LSMO复合材料的电磁参数;此外,应用传输线理论所建立的电磁波吸收材料与吸收性能的数学模式,计算具固定吸收剂比率的LSMO复合材料,其厚度(1~5mm)对电磁波吸收性能的影响.结果表明,不论样品吸收剂填充率的程度为何,当LSMO复合材料的厚度达2mm以上时,才具有吸波特性;并随厚度增加具最大反射损耗特性的中心频率也随的往低频偏移.当复合材料样品的填充率为60%(ω)、厚度为4mm时具有最佳的吸波效能,其反射损耗高达-27.7dB,中心频率位于7.12GHz,在-10dB下的吸波频宽则为2.74GHz.

镨钙锰氧化物体系磁性材料

日本原子技术研究组织(JRCAT)的东京大学教授十仓好纪研究组成功地用加电压的方法,把锰系氧化物由原来的反铁磁性绝缘体转化成铁磁性金属,这种氧化物是一种错钙锰氧化物,与高温超导体一样具有钙钛矿型结构。在1mm长的上述块状晶体上加电压,然后观察其中的电流变化。