室温铁磁性四方超结构Sr_(3)ErCo_(4)O_(10.5+δ)多晶的制备及电磁输运性能

采用固相反应法制备室温铁磁性四方超结构Sr_(3)ErCo_(4)O_(10.5+δ)多晶。用XRD、SEM表征1025~1200℃内7个不同烧结温度制备的多晶样品的结构及断面形貌。1025℃时,Sr_(3)ErCo_(4)O_(10.5)多晶结晶完成,出现杂相Er_(2)O_(3);随着烧结温度提高,(103)、(215)超结构峰强度增大,杂相逐渐减少,Sr_(3)ErCo_(4)O_(10.5+δ)晶粒长大、气孔减少、晶格完整性提高;1160℃时,超结构峰强度最高,杂相完全消失,有序化程度最好;随着烧结温度继续提高,超结构峰强度降低,有序化程度减弱,颗粒表面出现Er_(2)O_(3);TG-DSC表明多晶在1025~1200℃吸氧(δ)并逐步完成有序化,碘滴定进一步确定多晶氧化学计量比随烧结温度升高而增大。在1160℃制备多晶,300 K电阻率约为0.09Ω·cm;多晶铁磁-顺磁转变温度(T c)为332 K;M-H曲线进一步证明多晶具有室温铁磁性,并在332 K时发生顺磁-铁磁转变。

室温铁磁性Sr_(3)YCo_(4)O_(10.5+δ)多晶有序化的烧结工艺及电磁性能

采用固相反应法制备了不同烧结温度(950~1180℃)、烧结时间、烧结次数共7种工艺的Sr_(3)YCo_(4)O_(10.5+δ)多晶块材,通过热分析、XRD、SEM确定了有序化相变和最佳烧结工艺(1180℃/24 h+1180℃/24 h),并研究了多晶的电磁性能。结果表明,964℃完全晶化的四方相Sr_(3)YCo_(4)O_(10.5)在1042℃吸氧(δ)完成有序化,生成Sr_(3)YCo_(4)O_(10.5+δ),而1100℃和1180℃烧结的样品均出现(103)、(215)超结构峰,验证了其结构的有序性。块材均呈半导体电输运行为,二次烧结晶格完整性提高,晶粒长大,300 K时电阻率仅为0.06Ω·cm,居里温度(T_(c))~335 K,零场冷曲线(ZFC)上的Hopkinson峰源于低温时被冻结的磁矩随温度升高转向磁场方向,磁化强度在298 K达到最大,随后受热扰动的影响减小。室温铁磁性源于有序结构导致的中自旋或高自旋态Co^(3+)的e_(g)轨道有序。

Cu掺杂对Sr_(3)YCo_(4-x)Cu_(x)O_(10.5+δ)多晶的结构与物理性能的影响

采用固相反应法制备了Sr_(3)YCo_(4-x)Cu_(x)O_(10.5+δ)(x=0~1.0)系列多晶。利用热重-差示扫描量热分析、X射线衍射等表征了多晶的有序化相变,以及Cu掺杂对结构、热电输运性能和磁性能的影响。在固溶范围内(x=0~0.4),观察到XRD的有序峰(103)和(215),说明四方Sr_(3)YCo_(4-x)Cu_(x)O_(10.5+δ)多晶为超结构,这与合成时1000℃以上的吸氧(δ)放热相变有关;当x=0.6~1.0时,978℃在晶界处形成了单斜杂相。当x=0~0.4时,多晶呈半导体输运行为。随着Cu掺杂量的增加,空穴载流子浓度和迁移率增大,电阻率明显下降;此外,Co^(3+)离子自旋态降低,自旋熵增大,载流子浓度和自旋熵的共同作用使x=0~0.2多晶的热电势不变,x=0.4的热电势降低。磁化强度和铁磁转变温度(T_(c))降低,磁结构由G-型反铁磁转变为铁磁。在进行二次烧结后,300 K时电阻率明显降低,热电势为一次烧结的2倍,认为二次烧结提高结晶程度及铁磁有序排列。