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。