失配因子σ 2对掺杂锰基钙钛矿氧化物输运性质的影响
自旋电子在钙钛矿锰氧化物中输运性质研究
第 2 卷 第 2期 2
2007年 4月
宿
州
学
院
学 报
Vo . 1 22。 . No 2
Apr. 2 0 0 7
J u n lo u h u Co g o r a f S z o le e l
自旋 电子 在 钙 钛 矿 锰 氧 化 物 中输 运性 质 研 究
状态是 不 予考 虑 的 , 电子 的输运 过 程仅 利 用它 的 荷
I 为剩磁 电阻率 , 源于 晶体 不完 整 性对 电子 D 来 的散 射 , 当于 T — O 时的 电阻率 。 相 K Ph ) e( 为声 子 ( 晶格 振 动)对 电子 的散 射 , 随温
度 上升 而增 大 。
极大兴 趣 。 一般地 , 于空穴 掺杂 ( o ed p d 的锰 关 h h —o e )
复 杂 。 管 已经做 了大量 理论 和实 验研 究工 作 , 尽 但到
目前 为 止没有 形成 一套 完备 的理 论能解 释 所有的实 验 现象 。 因此 , 有必 要深入 研 究 自旋 电子在钙 钛矿锰 氧化 物 中的输运 性 质与材 料 的磁 性 以及 外加 磁场的
关系 , 从掺 杂锰 氧 化物 的 电磁特 性 的 复 杂 表现 中找
出一 些实验 结 果的 重要特 点或规 律 。
2 国 内外 研 究 现 状 分 析
目前 , 国内开 展 钙钛 矿氧 化 物 巨磁 电阻效应 研
氧 化物 的 磁 性和 输 运 性质 通 常 用双 交 换 ( E) D 作用 来解 释 。 然而 , 近 的研 究指 出单 独用双 交 换作 用不 最 足 以解 释 锰 基 氧 化 物 出现 的 丰 富 的 磁 性 和 输 运 特 性 , 如 Jh — e e 效 应 导 致 强 电子 一声 子 耦 合 , 例 a nT l r l 对锰基 氧化 物的 电、 特性产 生很 大影 响 。 类 化合 磁 这 物 中同时存在 电子一 电子 , 电子一声 子 , 电子一 自旋
不同掺杂离子对锰氧化物催化剂性能的影响
不同掺杂离子对锰氧化物催化剂性能的影响掺杂离子对锰氧化物催化剂性能的影响近年来,催化剂已经成为了化学领域中一个极其重要的研究方向。
研究人员们一直在不断探索新的催化材料和催化剂的改进方法,以提高其催化性能和稳定性。
在这一领域中,掺杂离子对于催化剂的性能起着举足轻重的作用。
尤其是在锰氧化物催化剂中,不同的掺杂离子可以对催化剂的活性、选择性和稳定性产生显著影响。
首先,掺杂离子可以影响催化剂的晶体结构和表面性质。
锰氧化物在催化过程中常常以不同形式存在,如MnO2、MnO等。
掺杂离子的存在可以导致晶格的畸变和缺陷的形成,改变催化剂的晶体结构,从而影响其催化性能。
此外,掺杂离子还可以引起表面的电荷重分布,改变催化剂的电子状态和表面酸碱性质,进一步影响催化剂的活性和选择性。
其次,不同的掺杂离子对催化剂的氧化还原性能有着不同的影响。
在氧化还原反应中,锰氧化物催化剂常常要经历氧化态和还原态之间的转变。
不同的掺杂离子可以引入新的氧化态或还原态,提供额外的反应位点,增加反应通道,从而增强催化剂的氧化还原性能。
例如,过渡金属或稀土金属的掺杂可以引入新的d-轨道,增加电子传输的通道,提高锰氧化物催化剂的还原性能。
此外,掺杂离子的尺寸效应也是影响催化剂性能的重要因素。
尺寸效应是指掺杂离子与催化剂晶体中的锰离子之间的尺寸差异。
当掺杂离子的尺寸较小时,它很容易与锰氧化物晶体发生替代反应,嵌入到晶体中,并形成新的晶体结构。
这种新的晶体结构可能具有较高的比表面积和活性位点,从而提高催化剂的催化性能。
因此,尺寸效应也成为掺杂离子对锰氧化物催化剂性能影响的重要因素之一。
最后,掺杂离子还可以调控催化剂的稳定性。
锰氧化物催化剂在高温和高压的反应条件下常常会发生晶体的烧结和物相的转变,导致催化剂的失活。
掺杂离子的存在可以稳定锰氧化物晶体的结构,抑制晶粒的生长和物相的转变,提高催化剂的热稳定性和循环稳定性。
综上所述,掺杂离子对于锰氧化物催化剂性能的影响是多方面的。
Ni 2+ 掺杂和卤素空位填充协同抑制CsPbBr 3 纳米晶体中的离子迁移
Ni2+掺杂和卤素空位填充协同抑制CsPbBr3纳米晶体中的离子迁移孙智国 吴晔 魏昌庭 耿冬苓 李晓明 曾海波Suppressed ion migration in halide perovskite nanocrystals by simultaneous Ni2+ doping and halogen vacancy fillingSUN Zhi-guo, WU Ye, WEI Chang-ting, GENG Dong-ling, LI Xiao-ming, ZENG Hai-bo引用本文:孙智国,吴晔,魏昌庭,耿冬苓,李晓明,曾海波. Ni2+掺杂和卤素空位填充协同抑制CsPbBr3纳米晶体中的离子迁移[J]. 中国光学, 2021, 14(1): 77-86. doi: 10.37188/CO.2020-0060SUN Zhi-guo, WU Ye, WEI Chang-ting, GENG Dong-ling, LI Xiao-ming, ZENG Hai-bo. Suppressed ion migration in halide perovskite nanocrystals by simultaneous Ni2+ doping and halogen vacancy filling[J]. Chinese Optics, 2021, 14(1): 77-86. doi: 10.37188/CO.2020-0060在线阅读 View online: https:///10.37188/CO.2020-0060您可能感兴趣的其他文章Articles you may be interested in梯度掺杂结构GaN光电阴极的稳定性Stability of gradient-doping GaN photocathode中国光学. 2018, 11(4): 677 https:///10.3788/CO.20181104.0677钙钛矿材料在激光领域的研究进展Research progress of perovskite materials in the field of lasers中国光学. 2019, 12(5): 993 https:///10.3788/CO.20191205.0993锰离子掺杂纯无机钙钛矿纳米晶及应用Mn2+-doped CsPbX3 (X=Cl, Br and I) perovskite nanocrystals and their applications中国光学. 2019, 12(5): 933 https:///10.3788/CO.20191205.0933卤化物钙钛矿光伏材料的优化设计研究进展Recent research progress on optimal design of halide perovskite photovoltaic materials中国光学. 2019, 12(5): 964 https:///10.3788/CO.20191205.0964印刷钙钛矿太阳能电池研究进展Research progress of printed perovskite solar cells中国光学. 2019, 12(5): 1015 https:///10.3788/CO.20191205.1015蒸汽辅助溶液过程制备钙钛矿材料及钙钛矿太阳能电池Preperation of perovskite materials and perovskite solar cells by vapor-assisted solution process中国光学. 2017, 10(5): 568 https:///10.3788/CO.20171005.0568第 14 卷 第 1 期中国光学Vol. 14 No. 1 2021年1月Chinese Optics Jan. 2021文章编号 2095-1531(2021)01-0077-10Ni2+掺杂和卤素空位填充协同抑制CsPbBr3纳米晶体中的离子迁移孙智国1,2,吴 晔1,2,魏昌庭1,2,耿冬苓1,2,李晓明1,2 *,曾海波1,2 *(1. 南京理工大学 材料科学与工程学院,江苏 南京 210094;2. 南京理工大学 新型显示材料与器件工信部重点实验室纳米光电材料研究所,江苏 南京 210094)摘要:卤化铅钙钛矿(LHPs)由于具有优异的光电性能和制备成本低等优点,已成为新一代光电器件的有力候选材料。
SiO2O2添加物对Nb掺杂CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的影响行为研究解读
NANCHANG UNIVERSIO2TY学士学位论文THESIO2S OF BACHELOR(2006 —2010 年)题目:SiO2O2添加物对Nb掺杂CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的影响行为研究学院:材料科学与工程学院专业:材料科学与工程班级:材料065班姓名:xxx学号:5702106074指导教师:杜国平填表日期:2010 年 3 月 6目录摘要 (I)Abstract (I)1、引言 (1)1.1选题的依据及意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3 发展趋势 (4)1.4 研究目的 (5)1.5 本实验研究内容 (5)2.实验部分 (5)2.1实验设计及样品制备 (5)2.1.1.实验工艺流程 (5)2.2 试样的性能检测 (7)2.2.1 试样烧结尺寸变化及其收缩率 (7)2.2.2 CCTO粉末及CCTO-SiO2O2试样的XRD分析 (7)2.2.3 室温下对CCTO-SiO2O2试样的介电频率谱和阻抗谱的测定 (7)2.2.4. 试样I-V特性的测试 (8)3、实验结果与讨论 (8)3.1 CCTO-SiO2O2试样烧结收缩率的分析 (8)3.2 XRD图谱结果的分析与讨论 (9)3.3 SiO2掺量对CCTO陶瓷介电性能的影响 (10)3.4不同SiO2掺量下各个试样介电常数和介电损耗的频率特性 (12)3.5阻抗特性 (14)3.6 试样的I-V特性 (16)4结论 (18)参考文献(References): (18)致谢 (20)SiO2添加物对Nb掺杂CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的影响行为研究专业:材料科学与工程学号:5702106074学生姓名:张小强指导教师:杜国平摘要CaCu3Ti4O12 (CCTO)在常温时具有超高的巨介电常数高达104。
并且在200K 至600K的温度范围介电常数恒定。
本实验通过固相反应法分别合成CaCu3Ti3.8O12 Nb0.2 (Nb添加的CCTO)和用SiO2掺杂的CCTNO,经XRD分析物相结构,测定其为高纯度的SiO2添加的CCTNO。
钙钛矿锰氧化物薄膜的泊松比与相关物性调控研究
钙钛矿锰氧化物薄膜的泊松比与相关物性调控研究钙钛矿锰氧化物由于其优越的庞磁阻和铁磁性等物理特性,在磁存储、传感器以及自旋电子器件等方面应用前景广阔。
因此,其在物理、材料和工程等领域受到了广泛的关注。
当前关于锰氧化物薄膜的研究工作主要是基于界面失配应力效应改善微观结构并提升其电子性能。
通过选择不同的衬底,能够有效地调控薄膜的面内晶格大小,并诱导出众多优越且块材不具备的物理特性。
但是,该方法受制于有限的商业化单晶衬底,导致界面失配应变不能够连续变化,且失配应变大小受限,从而使基片诱导的薄膜晶格形变量和性能的调控受到影响。
其次,当前普遍认为钙钛矿材料的泊松比为某一正的常数,而其可调性以及对薄膜结构和性能的影响常被忽略。
本论文以La<sub>0.7</sub>Sr<sub>0.3</sub>MnO<sub>3</sub>薄膜为研究对象,研究了该薄膜中泊松比的可调性以及相关的微观结构、磁性、电输运和力学性能等特性的关联与变化规律。
全文研究的主要内容如下:首先,本论文采用脉冲激光沉积(PLD)的方法制备La<sub>0.7</sub>Sr<sub>0.3</sub>MnO<sub>3</sub>薄膜。
优化La<sub>0.7</sub>Sr<sub>0.3</sub>MnO<sub>3</sub>单晶薄膜的制备工艺,通过选择不同的基片、沉积氧分压和薄膜厚度,成功制备了高质量的La<sub>0.7</sub>Sr<sub>0.3</sub>MnO<sub>3</sub>单晶薄膜,同时实现了该薄膜泊松比数值从正、零到负的有效调控。
B位掺杂对钙钛矿锰氧化物的磁电性质影响的研究
图 4 L a Sr M nC uO 3 体系样品电阻率随温度变化曲线
图 5 L a0. 7 Sr 0. 3 FexM n 1- xO 3 (x= 0. 05, 0 . 10, 0. 16) 的R - T 曲 线 (□: H = 0; ○: H = 8 ×10 5A � m ) 和M R - T 曲线 [12 ]
在零场和加场下均表现为绝缘体导电行为, 只有顺 磁—铁磁转变而没有金属—绝缘体转变。 而Cu 掺杂 样品在低掺杂下则出现双峰现象。 其中温度较高处
的金属—绝缘体转变峰 T P 1与 T C 接近 , 是由顺磁— 铁磁相转变造成的, 而在低温处的金属—绝缘体转 变 峰 ( TP2 ) 则 是 自 旋 相 关 的 界 面 隧 穿 效 应 的 结
2. 1 同价态的磁性和非磁性离掺杂对体系性质的 影响 在钙钛矿锰氧化物中, 只有锰离子具有磁性 , 采 用磁性离子和非磁性离子替代M n 离子的方法来研 究离子的磁性对体系的磁电 性质的影响。 以二价 Zn 2+ 和 Cu 2+ 离子掺杂来研究这一问题, 图 1 和图 2 分 别 是 L aM n 1- x Zn xO 3 ( 0. 00 ≤ x ≤ 0. 40 ) [ 9] 和 L a 0. + 1. 33x Sr 0. 33- 1. 33xM n 1- xC u xO 3 ( 0 ≤ x ≤ 0. 2) [ 10] 系 列样品的M - T 曲线, 从M - T 曲线上可以看到,
2 实验结果的比较、 分析与讨论
所有实验经 x 射线粉末衍射仪检验, 均呈单相
菱面或正交对称类钙钛矿结构 , 说明所有掺杂离子 均占据B 位, 下面主要通过它们的M - T 曲线和 Θ T 曲线来研究影响体系性质的原因。
图 2 L aS r M nO 3 体系的磁化强度随温度变化曲线[10]
钙掺杂LaMnO3的晶格及电子结构研究
日期:年月日
摘要
具有庞磁电阻效应的钙钛矿锰氧化物在基础研究和信息技术领域有着广泛的前景,因此得到了人们广泛的关注。La1-xCaxMnO3是一种典型的庞磁电阻锰氧化物材料,该材料本身有着丰富的物理相图。当掺杂浓度较大(0.2 <x< 0.5)时,材料中物理相图的铁磁金属到顺磁绝缘相变通常可以利用双交换机制和极化子模型来解释,然而那当掺杂浓度较小(x< 0.2)时其中的物理机理目前还无法完全解释,这也正是目前人们研究的热点问题。
1.3.1双交换作用机制
(a)铁磁性金属(b)反铁磁性绝缘体
Key words:Colossal magneto-resistence; X-ray photoelectron spectroscopy;Chemical shift;Lanthanum manganate; Calcium doping
第一章
1.1导论
1988年,法国物理学家Albert Fert[1]研究小组和德国科学家Peter Grϋnberg[2]小组都在多层的Fe/Cr薄膜结构中发现了一个特殊的现象:较小的磁性变化就能引起磁性材料的电阻率发生非常显著地变化,Fert将这一现象命名为巨磁电阻效应(Giant Magneto-resistance, GMR),这一效应的发现引发了人类广泛的关注,他们也因此分享了2007年度的诺贝尔物理学奖。在颁奖典礼上,诺贝尔奖评委会主席佩尔-卡尔松用一张一台1954年占满整个房间的电脑的照片和一张非常小的硬盘的照片对比,向人们说明了巨磁阻效应对人们生活的巨大改善。正因为有了这两位科学家的发现,单位面积介质存储信息的能力才得以大幅度提升。目前,在日常生活中,该效应在存储设备中已经得到了广泛的应用。
图1-2正交对称结构(左)和菱形对称结构(右)
双层钙钛矿锰氧化物磁性及输运性质的研究--结构式:(La1-xGdx)4
存在长程的铁磁 态; 当G d 掺入后 , 由于引起 了结 构的畸 变 , 削弱 了双 交换作 用 , 致使样 品 ( L a G d ) , S r 5
M n O , ( x= 0 . 0 5 ) 的三维 ( 3 D) 磁有序转 变温度 T 、 磁化 强度 均降低 。此外, 样品在发 生金属一 绝缘 体转 变的
2 0 1 5年 4月
阴 山 学 刊
YI NS HAN AC ADE MI C J OURNAL
Ap r . 2 01 5 Vo 1. 2 9 No. 2
第2 9卷
第 2期
双层 钙钛 矿锰 氧化 物磁 性 及 输 运 性 质 的研 究
结构式 : ( L a 1 一 G d ) 4 / 3 S r 5 / 3 Mn 2 O 7 ( X= 0, 0 . 0 5 )
粉末研磨 、 压片成型 。把得到 的片状样 品在 1 3 5 0 ℃煅烧 2 4 h
并 随炉冷却 。用 x射线衍 射仪检测 片状样 品是否 成相 。样
品 的 磁 化 强 度 与 温 度 的关 系 ( M— T ) 以 及 电 阻 率 与 温 度 的关 系( P—T ) 是通过 P P MS测 量 , 测 量 范 围为 1 5 K一 3 0 0 K 。
推 断( . 9 5 G d 【 】 _ ( 】 5 ) 4 / 3 S r / 3 Mn 2 O 的 双 层 内 的 磁 性 应 和 L a 4 / 3
在0 . I T下 , ( L a 1 一 G d ) 4 / 3 S r 5 / 3 Mn 2 O 7 ( X=0 , 0 . 0 5 ) 样 品 磁 化 强 度 与 温 度 间 的 关 系 如 图 2所 示 。 ( B, A) Mn : O ( B : 稀土元素, 如 L a 、 N d和 P r 等; A: 碱土元素 , 如s r , c a 等) 是 由两层 Mn O 八 面体和一层 ( B / A, 0) 岩盐 层沿着 c 轴方 向交替排列 而成 , 属
TiO2中掺杂锰改善催化性能
Abstract:Titanium dioxide becam e the most com m on photocatalyst with its nonpoisonous,high catalytic activity,strong oxidation ability and good stability, but titanium dioxide could only be activated by U V-which decreased the efi ciency of"the photocatalyst in the visible light region Doping was the most com mo1) m odif ication m ethods to in)prove the catalytic prope ̄ies of titanium dioxide In this study.the sol—gel m ethod prepared titanium dioxide of M n—duped,by changing inol ratio ofTj and M n or the ratio of ethanol and acetic acid Diferent powder particle diam eter fbr the adsorption ofarsenic ions show s dlf rent catalytic properties The 【』V。visible spectroscopy detect the 1ight absorption of samples.the research show ed that 2 : 1 ethanol and acetic acid and l 5 % M n-doped w ere the best catalytic pertbrm ance
钙钛矿太阳能电池迟滞公式
钙钛矿太阳能电池迟滞公式钙钛矿太阳能电池是一种新型的高效率太阳能电池,其具有良好的光电转化性能和较低的制造成本,因此备受关注。
在实际应用中,我们经常会遇到钙钛矿太阳能电池的迟滞现象,这会影响其实际工作效率。
为了解决这一问题,科学家们提出了许多相关的迟滞公式和理论模型。
钙钛矿太阳能电池迟滞现象是指当光照强度或电压发生变化时,电流和电压响应的滞后现象。
具体来说,当光照从低到高变化时,电池的电流响应相对较快,而当光照从高到低变化时,则会出现电流滞后的现象。
这种现象的发生主要是由于钙钛矿薄膜中的离子迁移和电荷重新组合过程导致的。
为了描述钙钛矿太阳能电池的迟滞现象,科学家们提出了一些相关的迟滞公式和理论模型。
其中比较常用的有Schottky方程、Diode方程以及philosophation pivot model等。
Schottky方程是一种常见的描述钙钛矿太阳能电池迟滞现象的数学模型。
该方程的数学表达式为:J = J0exp(qV/(nkBT)) - J0exp(-q(V−VOC)/(nkBT))其中J代表电流密度,J0为开路电流密度,V是电压,VOC是开路电压,q是电子电荷,n是矩阵X(中间态)的密度,k 是玻尔兹曼常数,T是温度。
该方程通过描述电流密度与电压之间的关系,可以较好地反映出钙钛矿太阳能电池迟滞现象的特点。
Diode方程是另一种常用的迟滞模型,该方程利用二极管模型来描述钙钛矿太阳能电池的非线性特性。
其数学表达式为:I = I0(exp(qV/(nk BT))−1−p(V−VOC))其中I是电流密度,V是电压,I0是暗电流密度,VOC是开路电压,q是电子电荷,n是矩阵X的密度,k是玻尔兹曼常数,T是温度,p是非理想因子。
该方程通过描述电流密度与电压之间的关系,可以较好地解释钙钛矿太阳能电池迟滞现象的物理机制。
除了上述的迟滞公式外,学者们还提出了philosophation pivot model,该模型着重考虑了电池内部钙钛矿薄膜中的离子迁移过程对迟滞现象的影响。
Fe掺杂钙钛矿锰氧化物室温电磁输运性能及其机理研究的开题报告
Fe掺杂钙钛矿锰氧化物室温电磁输运性能及其机理研究的
开题报告
一、研究背景及意义
随着新能源技术的发展,人们日益追求在能源转化和储存方面更加高效、可靠的材料。
作为一种具有多种优良性能的材料,钙钛矿锰氧化物因其良好的分子平衡和良好的结构稳定性而在锂离子电池、固态氧化物燃料电池等电化学领域有广泛应用。
同时,Fe 掺杂钙钛矿锰氧化物由于其独特的磁性、电性能够引起人们广泛的关注。
本研究旨在深入研究Fe掺杂钙钛矿锰氧化物室温电磁输运性能及其机理,为高性能电子器件、新型电池材料等领域的应用提供理论指导和实验基础。
二、研究内容及方法
本研究将采用固相法合成Fe掺杂钙钛矿锰氧化物,并对其微观结构和物理性质进行表征和分析。
利用三维构建的局域密度近似(LDA)和格点玻尔兹曼(Boltzmann)输运理论,对其室温电子结构和输运性质进行理论探究。
同时,将利用X射线磁散射测量方法研究其磁性质以及电荷转移行为。
三、预期结果
本研究旨在系统地研究Fe掺杂后,钙钛矿锰氧化物的电子结构、磁性质以及电荷转移行为,揭示其室温电磁输运性能及其机理,并为相关应用提供理论基础和实验参考。
四、研究意义
研究成果的实际应用包括但不限于:(1)在锂离子电池、固态氧化物燃料电池等电化学领域为电子器件提供高效、可靠的材料。
(2)提供新型电池材料开发的基础研究。
(3)对于了解掺杂后材料的物理性质机理具有重要意义。
(4)为物理学和材料科学的发展提供了新的研究思路和途径。
B位掺杂钙钛矿锰氧化物磁性和电输运性质的开题报告
B位掺杂钙钛矿锰氧化物磁性和电输运性质的开题报
告
一、研究背景
随着信息技术和电子设备的发展,磁性材料在信息存储、传输和处理方面的作用越来越重要。
其中,B位掺杂钙钛矿锰氧化物作为一种重要的磁性材料,在巨磁电效应、磁阻效应等方面具有很高的应用价值。
同时,B位掺杂可以显著地改变其磁性和电输运性质,进一步提高其应用性能。
因此,研究B位掺杂钙钛矿锰氧化物的磁性和电输运性质,对于探究其基础物理、应用于器件方面都具有重要价值。
二、研究内容和方法
本次课题主要研究B位掺杂钙钛矿锰氧化物的磁性和电输运性质,并探究B位掺杂对其性质的影响。
具体研究内容包括以下几个方面:
1.合成B位掺杂钙钛矿锰氧化物。
采用固相合成法或化学共沉淀法合成B位掺杂钙钛矿锰氧化物样品,通过XRD、SEM等手段对样品进行表征。
2.研究样品的磁性质。
测量样品的饱和磁化强度、矫顽力、剩磁等磁性参数,探究B位掺杂对其磁性质的影响。
3.研究样品的电输运性质。
测量样品的电阻率、霍尔系数等电输运参数,分析B位掺杂对其电输运性质的影响。
4.探究样品的磁电效应。
测量磁场下样品的电阻率和霍尔系数,分析B位掺杂对其磁电效应的影响。
三、预期结果
本次课题研究将对B位掺杂钙钛矿锰氧化物的磁性和电输运性质进行深入探究,预计得到以下研究结果:
1.成功合成高质量的B位掺杂钙钛矿锰氧化物样品。
2.探究B位掺杂对钙钛矿锰氧化物的磁性和电输运性质的影响,发现B位掺杂可以显著地改变其磁性和电输运性质。
3.研究样品的磁电效应,为其应用于磁阻效应器件和磁存储器件等方面提供理论支持和实验基础。
钙钛矿锰氧化物的B位掺杂效应的开题报告
钙钛矿锰氧化物的B位掺杂效应的开题报告
题目:钙钛矿锰氧化物的B位掺杂效应及其应用研究
一、研究背景与意义
钙钛矿锰氧化物由于其特殊的电子结构和化学性质,近年来在电化学储能、催化剂、气敏材料等领域得到了广泛的研究。
其中,B位的掺杂对其电学、磁学、催化性
能等方面均有显著的影响。
目前,对于钙钛矿锰氧化物B位掺杂效应的研究大多集中在单一掺杂元素下的性能变化,鲜有研究探究多元素掺杂对其性能的影响。
因此,开展多元素掺杂的研究,
有助于深入了解钙钛矿锰氧化物的B位掺杂效应,为其在能源储存、环境净化、光催
化等领域的应用提供理论基础。
二、研究内容与方法
本研究将以高温固相法合成含Mo、Sn、Ni、Co等杂质元素的钙钛矿锰氧化物样品,并利用X射线衍射、红外光谱、Raman光谱、扫描电镜等技术对其晶体结构、表面形貌和光学性质进行表征。
进一步,通过电池测试、气敏性测试、光催化性能测试
等方法研究各元素掺杂对其性能的影响,并利用密度泛函理论模拟计算掺杂元素与钙
钛矿锰氧化物晶体结构的相互作用机制。
三、研究预期结果
本研究将深入探究钙钛矿锰氧化物B位掺杂的基本规律和多元素掺杂的协同效应,进一步优化其光催化、气敏、电化学储能等性能,为其在环境净化、节能环保等领域
的应用提供理论基础,有望为新型能源材料的研究和开发提供新思路和新方法。
钙钛矿锰氧化物薄膜应变效应的研究进展
钙钛矿锰氧化物薄膜应变效应的研究进展仲崇贵;陆帅华;逯新乐;万迎春;卫永坤;李梦瑶;董正超【摘要】钙钛矿锰氧化物薄膜具有庞磁电阻效应和较大的自旋极化率.对其进行深入研究,将有益于促进自旋电子学器件的发展,在对钙钛矿锰氧化物薄膜研究进行总结回顾的基础上,概述了晶格失配、应力和晶格弛豫之间的关系,介绍了应力效应对钙钛矿锰氧化物薄膜的磁电耦合效应、相分离等物理性质的影响,发现薄膜与衬底间的失配应力和薄膜厚度变化引起的应力弛豫是影响薄膜行为的主要因素.研究同时发现,针对钙钛矿锰氧化物薄膜应变效应的界面结构设计、磁电耦合的微观物理机制、器件应用等方面的研究将成为今后的研究热点.【期刊名称】《南通大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2017(016)001【总页数】8页(P53-60)【关键词】钙钛矿锰氧化物;异质薄膜;应力效应【作者】仲崇贵;陆帅华;逯新乐;万迎春;卫永坤;李梦瑶;董正超【作者单位】南通大学理学院,江苏南通226019;南通大学理学院,江苏南通226019;南通大学理学院,江苏南通226019;南通大学理学院,江苏南通226019;南通大学理学院,江苏南通226019;南通大学理学院,江苏南通226019;南通大学理学院,江苏南通226019【正文语种】中文【中图分类】O484.2自从20世纪90年代初,Helmolt等[1]和Jin等[2]在钙钛矿掺杂锰氧化物薄膜中发现庞磁电阻效应(colossalmagnetoresistance,即CMR)以来,有关钙钛矿锰氧化物的研究已经成为当前强关联电子体系的一个研究热点.钙钛矿锰氧化物中的Mn离子eg传导电子和晶格自由度、Jahn-Teller效应之间具有强关联作用,从而导致受晶格应力引起的晶格畸变对其众多物理性质具有明显的调制作用.这种调制包括晶格失配、晶格弛豫所产生的面内、面外应力调制.而对于钙钛矿锰氧化物异质薄膜,由于其特殊的材料结构,应力对薄膜的结构和物理性质有更加重要的影响,也更加丰富了其物理学行为,如应力导致电荷(轨道)有序、晶格各向异性应力弛豫以及应力诱导相分离等.不同的薄膜和衬底的厚度、层数、取向等都会诱导磁电耦合系数、居里温度等宏观参数的不同,这对深入研究异质界面的各种新颖效应,揭示磁电耦合的微观物理机制具有重要作用[3].由于钙钛矿锰氧化物薄膜材料的优良性质和巨大的研究价值,近几年对钙钛矿锰氧化物异质薄膜的理论和实验制备研究进展巨大,取得了一系列令人瞩目的成就[4-5].其中,晶格应变效应对锰氧化物异质薄膜中各种物理行为的影响一直是科研人员关注的焦点[6-8].本文拟从影响晶格应力的两方面因素即晶格失配和晶格弛豫角度出发,介绍应力作用对钙钛矿锰氧化物薄膜界面的磁电耦合性质、相分离性质等的影响,并对未来钙钛矿锰氧化物薄膜中应力作用及其研究,进行可能性的预测和展望.钙钛矿锰氧化物是典型的电子强关联体系,相比于传统的金属、半导体等材料,具有与众不同的电子输运和磁学性质,即庞磁阻效应,这种特殊的磁学性质在微电子、磁应用和自旋电子学器件中具有广阔的应用前景,例如信息存储领域中的磁记录、磁随机存储,高度灵敏磁传感器及探测器,以及磁制冷方面的应用[9-12];另一方面,钙钛矿锰氧化物亦具有丰富的物理内容,如双交换作用[13]、Jahn-Teller畸变[14]、电荷轨道有序以及相分离[15-16]等.在这些钙钛矿锰氧化物中,电荷、自旋、轨道和晶格等多自由度之间存在强烈耦合[17],这些丰富而复杂的耦合作用使得锰氧化物的电场、磁场、应变等极易受到外界的调控,从而导致了更加复杂的宏观物理图像,如图1所示.回顾钙钛矿锰氧化物将近70年的发展历程,大量新颖的物理特性的发现极大地丰富了凝聚态物理学的研究内容.1950年,荷兰科学家Jonker和 Van Santen[18]最早合成掺杂锰氧化物异质薄膜,并发现了其铁磁性.往后的几年中,Jonker和Van Santen[19-20]及Volger[21]对钙钛矿锰氧化物材料Lal-xCaxMnO3的电磁性质进行了深入研究,发现La0.7Ca0.3MnO3的磁电阻和磁化强度成正比,且居里温度与电阻率成反比,所以他们认为样品的电性质和磁性质存在很大的关联性.为了解释相应物理现象的微观作用机制,Zener[13]提出了双交换模型,掺杂Ca 后的镧锰氧化合物中,Mn3+离子中的eg电子可以在Mn3+—O2+—Mn4+之间跳跃,从而使该材料的磁性质从顺磁性变为了铁磁性,电性从绝缘性变为了金属性.之后,由于对锰氧化物的大量研究,通过双交换作用解释复杂物理现象产生了局限性,因而Goodenough[22]完善并发展了双交换理论.20世纪90年代初,德国西门子公司的Helmolt和美国IBM公司的Jin在掺杂锰氧化物薄膜中发现了庞磁阻效应[1-2].随后,钙钛矿锰氧化物进入迅猛发展时期,与此同时发现的双交换模型无法解释大量的复杂物理现象.此时,Millis[14]提出的Jahn-Teller效应对锰氧化物的物理性质解释起到了非常重要的作用,而后,Dogotto研究小组提出了电子相分离的观点[16],成为描述钙钛矿锰氧化物的主流.钙钛矿锰氧化物薄膜由于其特殊的材料结构,影响材料行为的因素与体材料不尽相同.一般而言,锰氧化物外延薄膜的晶格应力主要来源于晶格失配产生的面内应力和薄膜厚度引起的面外应力作用.对于双轴应力作用的锰氧化物薄膜,通常认为薄膜面内晶胞参数因受到衬底作用而和衬底晶胞参数保持一致,但是面外的晶胞参数则随着薄膜厚度的增加而逐渐产生弛豫,从而导致薄膜泊松比随厚度变化而变化[23].2.1 晶格失配应变当薄膜与基底完全接合时,对于均匀各向同性材料,在薄膜内产生失配应变.晶格失配属于静态外延应变[24],薄膜与衬底之间的晶胞参数不匹配度一般用失配度表示式中,af表示薄膜样品的晶胞参数,as表示衬底的晶胞参数.失配度越大,界面位错间距越小,一般而言,失配度越小越好.实验表明,δ小于10%时对薄膜材料的性质影响最小[25].根据此定义,薄膜在衬底上的应变可以分为张应变和压应变.若薄膜在衬底作用下具有沿膜面收缩的趋势,δ<0,则说明基体对薄膜产生压应力;反之,若薄膜具有沿膜面的膨胀趋势则造成张应力,此时δ>0.图2是薄膜在张应力和压应力作用下产生的应变情况[26].锰氧化物应力效应的研究,始于Wang等[27]人对不同衬底上生长的 Pr0.67-xSr0.33MnO3薄膜的研究.早期的应变调控是通过薄膜与衬底间的失配度来实现的[27-29].2003年,Wu等[30]人通过对不同衬底上La0.67-xPrxCa0.33MnO3薄膜性质的研究,认为薄膜与衬底间晶格失配引起的双轴应变对薄膜性质起重要作用.随后,Bibes等[31]人研究了典型的锰氧化物薄膜La0.7Ba0.3MnO3,发现在相同的SrTiO3衬底上,相比较于La0.7Sr0.3MnO3(大约-2.0%)[32]和La0.7Ca0.3MnO3(大约-1.81%)受到的压应变,La0.7Ba0.3MnO3(大约-3.062%)受到的压应变更大,且薄膜与衬底的晶格参数失配导致了非线性输运现象[33].2015年,Zhao等[34]人通过对不同衬底上的LPCMO薄膜进行研究,总结了LPCMO薄膜在各种基材上的晶格失配度、厚度、c轴晶格常数和面内应变之间的关系,如表1所示,得到选择不同的衬底,可以对薄膜的应变效应进行有效调控的结论.除了上述针对A位掺杂不同离子半径、衬底晶格常数不同所引起的薄膜应力效应的研究,钙钛矿锰氧化物薄膜异质界面处存在的以应变为媒介的磁电耦合现象更是引起了研究者的广泛兴趣[35].不同于体材料,应力效应是薄膜结构中磁电耦合效应的主要作用因素.Thiele等[36]人通过制备PbZr0.52Ti0.48O3/La0.7Sr0.3MnO3铁电-铁磁复合场效应结构,利用PbZr0.52Ti0.48O3(PZT)铁电薄膜的逆压电效应,以应变(应力)作用为媒介,采用可控的电场调节La0.7Sr0.3MnO3薄膜的电阻变化.Wang和Gao[37]通过在压电材料Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)上生长Pr0.7Sr0.3MnO3薄膜,发现大约2.3%的应变会使薄膜的金属-绝缘性转变温度上升17 K,电阻下降70%左右.通过这些研究,人们发现极化的压电衬底具有逆压电效应,对压电衬底施加纵向电场可实现其面内晶格的伸缩,从而开启了对应力场连续调控的研究大门[38-39].2.2 晶格弛豫应变影响应变大小的因素除了薄膜与衬底之间的失配,还与应变弛豫有关.随着衬底上薄膜厚度的增加,衬底对薄膜的约束作用将逐渐减弱,应变将逐渐弛豫,同时也可能出现明显的相变现象.薄膜应变厚度的大小有一个临界值,当厚度大于临界值时,薄膜处于部分应变弛豫或完全弛豫状态,此时,其性质与体材料相似;而当薄膜厚度小于临界厚度时,薄膜处于完全应变状态.通常,薄膜应变的临界厚度的计算通过Matthews公式得到式中:v为泊松比;b1为滑移间距;fm为晶格失配度;ρc为位错中心系数;q 为位错中心半径;a0,a1,a3为伯格斯矢量分量系数[40].薄膜厚度所引起的界面应力效应的影响主要体现在磁各向异性上,虽然理想的锰氧化物为正交立方结构,其高度对称性使各个方向上的磁化强度差异较小,但是对于薄膜材料,由于薄膜和衬底间的晶格失配导致的界面应力会随着薄膜厚度的减小而不断增强,从而使晶格发生畸变引起明显的磁各向异性.2003年,我国孙继荣[41]教授课题组通过对不同衬底、不同厚度的La0.7Sr0.3MnO3薄膜的磁各向异性进行深入研究.发现当薄膜厚度大于约50 nm时,结构无序以及表面效应都不重要,薄膜厚度变化通过影响应变来影响磁各向异性;而当薄膜厚度小于50 nm时,出现的各向异性能非单调变化,这主要与薄膜衬底晶界面磁钉扎有关.薄膜厚度除了影响磁各向异性外,还对薄膜界面处的相分离产生了显著影响.Monsen等[42]人通过铁磁共振技术对不同厚度的La0.7Sr0.3MnO3薄膜的静态与动态磁学性质进行了广泛研究,如图3所示.研究显示当薄膜厚度d≥20 uc时,薄膜磁性质与体材料相似;当8 uc≤d<20 uc时,铁磁共振谱线宽度和位置与薄膜厚度有关,呈线性关系;当厚度d=6 uc时,薄膜表现出显著的磁流体性质.早期对锰氧化物薄膜材料的研究也表明厚度为3~4 uc的超薄膜是非磁性的,而厚度为6~8 uc的锰氧化物薄膜会表现出导电性和磁性[43-45].Liao等[46]人对生长在STO衬底上的La2/3Sr1/3MnO3薄膜的金属-绝缘性相变起源进行了一系列研究,通过扫描隧道显微镜(STM)和扫描透射电子显微镜(STEM)对LSMO/ STO界面的成像可见图4.超薄膜界面处无明显结构缺陷,从而表明厚度引起的外延应变是影响薄膜绝缘性的主要原因,其临界厚度为3 uc,超过3 uc就会使薄膜产生金属性.分析发现,这是由于薄膜厚度的变化会对氧空位产生影响,氧空位的减少会使薄膜金属-绝缘相变的临界厚度减小[46].另外,随着薄膜厚度的增加,应变的弛豫也将导致异质结界面耦合发生根本性改变.Wang等[47]人对异质薄膜的磁电耦合效应进行了研究,如图5所示,发现在6 uc时LaMnO3薄膜会产生从铁磁性和反铁磁之间的突变,这是由厚度变化所引起的晶格畸变和电子输运性质的改变造成的.由于钙钛矿锰氧化物异质薄膜具有诸多优点和广阔的市场运用前景,现在该类薄膜已经成为当今功能自旋电子学器件设计和制造的热门研究对象.而钙钛矿锰氧化物薄膜的应变效应,对薄膜的结构和物理性质均具有重要影响,并导致一系列新颖的物理现象被发现,如应力诱导相分离、应力导致轨道有序等,但有关钙钛矿锰氧化物异质薄膜的界面结构设计、磁电耦合的微观物理机制、器件应用等方面的研究依然处于起步阶段,面临不少问题和挑战.例如,钙钛矿锰氧化物薄膜材料中“电-磁-力”多场耦合机制;界面特性对磁电复合薄膜材料性能的影响;锰氧化物薄膜的厚度、取向等对磁电耦合系数的影响规律等方面仍需要深入系统研究.因此,针对钙钛矿锰氧化物薄膜材料有关应变效应的基础研究和应用基础研究中的几个关键问题,对钙钛矿锰氧化物薄膜的制备、器件设计和物理性质的深入研究具有深远意义,对提升我国在此领域的应用基础研究水平有十分重要的科学意义和实用价值.[3]郑仁奎,李晓光.多铁性磁电复合薄膜研究[J].物理学进展,2013(6):359-368.[4]YANG SW,DONG SN,LIU Y K,et al.Tunable dielec-tric and ferroelectric properties in heteroepitaxialPbZr0.52Ti0.48O3/La0.625Ca0.375MnO3thin films[J].Journal of Applied Physics,2013,114(3):034102.[5]MOLEGRAAF H J A,HOFFMAN J,VAZ C A F,et al. 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添加剂对钙钛矿太阳能电池性能的影响
添加剂对钙钛矿太阳能电池性能的影响储乐平;赵晓磊;杨利营;印寿根【摘要】为了钝化甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)钙钛矿薄膜表面的缺陷,在PbI2前驱液中引入氨基锂(LiNH2)作为添加剂制备钙钛矿电池器件,对其电学性能、表面形貌、结晶性、紫外可见光谱和荧光光谱进行测试分析,考察不同质量分数LiNH2对钙钛矿太阳能电池性能的影响.结果表明:LiNH2含有孤对电子,能够钝化钙钛矿缺陷,有利于光生激子的解离,提高器件的光电效率及稳定性;当LiNH2质量分数为2%时获得了最优的器件性能,与无添加剂的器件相比,钙钛矿电池器件的开路电压(V oc)从0.96 V提升至1.00 V,短路电流(Jsc)从18.47 mA/cm2增加至20.24 mA/cm2,填充因子(FF)从0.53提高到0.63,光电转换效率(PCE)由9.4%提升至12.6%,器件没有回滞现象.【期刊名称】《天津工业大学学报》【年(卷),期】2019(038)002【总页数】5页(P27-31)【关键词】钙钛矿太阳能电池;界面修饰;添加剂;载流子传输;光电效率【作者】储乐平;赵晓磊;杨利营;印寿根【作者单位】海洋石油工程股份有限公司特种设备分公司,天津 300451;海洋石油工程股份有限公司特种设备分公司,天津 300451;天津理工大学显示材料与光电器件教育部重点实验室,天津 300384;天津理工大学显示材料与光电器件教育部重点实验室,天津 300384【正文语种】中文【中图分类】TQ152最近几年,有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的转换效率从开始的3.8%迅速提高到了22.7%[1-2]。
虽然经典的介孔结构表现出更优异的性能,但是介孔TiO2层需要高温烧结,增加了制造成本且不能制备柔性电池[3-6]。
同时,常规平面结构器件往往表现出显著的滞后现象。
反式平面钙钛矿电池由于其器件结构简单、可以在低温制备、无明显回滞效应以及可以制备柔性器件等优点,成为最近钙钛矿电池中的研究热点。
不同离子掺杂对层状钙钛矿氧化物La1.3Sr1.7Mn2O7的影响
不同离子掺杂对层状钙钛矿氧化物La1.3Sr1.7Mn2O7的影响郑琳;云慧琴;赵建军;周敏;鲁毅;邢茹【期刊名称】《内蒙古师范大学学报(自然科学汉文版)》【年(卷),期】2017(046)003【摘要】采用固相法制备了La1.3-xRxSr1.7Mn2O7 (R=Eu,Gd,Dy;x=0,0.1)系列样品,研究Ln位离子及离子半径对钙钛矿氧化物物性的影响.结果表明: 由于Eu、Gd、Dy的半径依次减小,所以La1.2Eu0.1Sr1.7Mn2O7、La1.2Gd0.1Sr1.7Mn2O7和La1.2Dy0.1Sr1.7Mn2O7的晶格失配度依次增大,导致3个样品的磁性、磁转变温度、MI转变温度依次减小乃至消失,电阻率随之增加.其结果归结于畸变引起强的电-声相互作用,导致双交换作用减弱,使样品的物性发生改变.%In this study,La1.3-xRxSr1.7Mn2O7 (R=Eu,Gd,Dy;x=0,0.1) series of samples were prepared by solid-phase method to study the effect of Ln ion and ion radius on the properties of perovskite oxide.The results show that the radius of Eu,Gd and Dy increases in order,which leads to the increase the lattice mismatch ofLa1.2Eu0.1Sr1.7Mn2O7,La1.2Gd0.1Sr1.7Mn2O7,La1.2Dy0.1Sr1.7Mn2O7.The magnetic, magnetic transition temperature and MI transition temperature of the three samples decrease and even disappear,and the resistivity increases.The result is due to the strong electro-acoustic interaction caused by the distortion,resulting in the weakening of the double exchange effect,so that the physical properties of the sample change.【总页数】4页(P337-340)【作者】郑琳;云慧琴;赵建军;周敏;鲁毅;邢茹【作者单位】包头师范学院物理科学与技术学院,内蒙古包头 014030;包头师范学院物理科学与技术学院,内蒙古包头 014030;包头师范学院物理科学与技术学院,内蒙古包头 014030;包头师范学院内蒙古自治区磁学与磁性材料重点实验室,内蒙古包头 014030;包头师范学院物理科学与技术学院,内蒙古包头 014030;包头师范学院物理科学与技术学院,内蒙古包头 014030;包头师范学院内蒙古自治区磁学与磁性材料重点实验室,内蒙古包头 014030;包头师范学院物理科学与技术学院,内蒙古包头 014030【正文语种】中文【中图分类】O482.52【相关文献】1.中温固体氧化物燃料电池层状钙钛矿阴极材料PrBaCo2O5+x的研究 [J], 张磊磊;付依丹;黄金华;宋昭远;周洋;刘默2.硬脂酸法制备层状钙钛矿氧化物K2La2Ti3O10 [J], 魏宁;高艳阳;王金霞;彭慧慧3.多孔层状钙钛矿型氧化物La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3提升氧还原催化活性 [J], 许位来;徐志峰;谌田雨;钟晓聪;谢永敏;谢小云;陈哲钦;刘嘉铭;王瑞祥4.多孔层状钙钛矿型氧化物La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3)提升氧还原催化活性 [J], 许位来;徐志峰;谌田雨;钟晓聪;谢永敏;谢小云;陈哲钦;刘嘉铭;王瑞祥5.SOFC连接体表面层状钙钛矿氧化物涂层研究进展 [J], 文阁玲;朱冬冬;金妙;倪成员;郑振威;王坚因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
Zn掺杂钙钛矿锰氧化物的结构和磁电阻效应研究的开题报告
Zn掺杂钙钛矿锰氧化物的结构和磁电阻效应研究的开题报
告
1.研究背景
钙钛矿锰氧化物(Perovskite oxide)具有独特的结构和优越的物理性能,例如巨磁电阻效应(GMR)、金属绝缘体相变(MIT)等,在磁存储、传感器、电动车、电子陶瓷等领域具有广泛的应用。
为进一步提高其性能,研究人员不断寻求新的掺杂方法和优化结构的途径。
锰氧化物中,Zn元素是一种具有较强离子半径相似性的离子,能够替代Mn原子,稳定材料结构,不改变晶体结构,同时对磁、电性能产生显著影响。
因此,对Zn掺杂钙钛矿锰氧化物结构和性能的研究具有重要意义。
2.研究内容
本研究将以Zn掺杂钙钛矿锰氧化物为研究对象,主要研究以下内容:
1)利用化学共沉淀法制备不同Zn掺杂量的钙钛矿锰氧化物样品。
2)通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段结合Rietveld法分析样品的晶体结构和微观形貌;
3)磁性能测试和电阻测试,研究Zn元素掺杂对磁性和电性能的影响;
4)应用磁等温线(M-T)和磁滞回线(M-H)等测量手段,深入研究Zn掺杂对样品磁性的影响。
3.研究目的
本研究旨在在深入研究Zn掺杂钙钛矿锰氧化物对晶体结构、磁性和电性能的影响,为优化材料性能提供新思路和实验数据。
4.研究意义
通过研究Zn掺杂钙钛矿锰氧化物的结构和磁电阻性质,可以深入了解其材料性能的变化规律,为钙钛矿锰氧化物的应用提供新的思路和方向,特别是在磁存储、传感器、电动车、电子陶瓷等领域中,具有广泛的应用前景。
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O键长等结构参数 的改变 , 将会影响上述化合物
的输运性质_。 4 为了研究这类化合物中的晶格效应, ]
基态是两相甚至多相混合 的不均匀态 , 引起 由
的无序在使这类不均匀态稳定存在 的过程 中起 了
重要作用 , 且无序可能导致绝缘体. 金属转变[,] 11。 23 为了突出研究 对 。 C R的影响,固定 及 M 掺杂 比 = . 及 A位阳离子平均半径 r = .2 03 0 13 n m制备 了样 品 ( 1 Lo Colr1 n 3 L S. 表 ) E7 a.So9 O ( C r L . 1 .M
义为 :
=r — A= y l A j r Z f 一r r
收稿日期 :20 0 0 6— 2—1 ;修订 日期 : 0 6— 5 9 4 20 0 —1
基金项 目: 国家 自然科学基金资助项 目 (0 70 2 13 4 3 )
作者简 介: 商景林 (99 ) 男 , 17 一 , 河南商城人 , 硕士研究生 ; 研究方 向: 磁电子材料与 自旋 电子学
失配 因子 2 对掺杂锰基钙 钛矿氧化物输 运性质 的影 响
商景林 , 袁松柳 , 曹 恒 ,王永强 ,尹诗 岩
( 华中科技大学物理系, 湖北 武汉 40 7 ) 30 4
摘要 : 掺杂量 、 A位阳离子平均半径及 失配因子是影 响掺杂锰基钙钛矿 氧化物从顺磁绝缘体 到铁磁金属转 变的主要 因素 , 了突 出研究 失配 为 因子的影响 , 本文固定掺杂量和 A位 阳离子平均半径制备 了一 系列样 品。 0和 5 T磁场下 电阻率与温度关系测量表明 , 随着失配因子的增加 , 绝缘体・ 金属转变温度 向低温区移动且与 保持线性关系 ; 通过调节失 配因子 , 样品 L03m -SoM O 的磁电阻在室温 附近达到 了极 大 a5 o7r3 n 3 S l 值。 结合样品的 电输运行为 , 对实验结果进行 了讨论 。
* 通讯联 系人 ( - a : unl ut d . ) E m i yas l @b s. u c e n
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5期
商景林等
失配因子 对掺 杂锰基钙钛矿 氧化 物输运性质 的影响
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离 子 L¨,P3,N ¨,S 的 半 径 分 别 为 a r d m 0 11 , .19 0 16 , .12n 二价的碱土 .26 0 17 , .13 0 13 m; 金属离子 c ¨,s , a a r B。 2 的半径 分别 为 0 18 . 1,
M ,LL3P08 r3 O ( P r O) E. r3So 3 L SMO) E. m . o2 . . Mn ,LL 3 o 7 o S 1 5
S o3 O ( S SMO) r7 r2B o 7 O ( SB r Mn 3 L m r ,P0 o3 a.Mn 3 P r - . . 0 S
—
Z l i A位某个 阳离子的 占有 比。由定义 y ,Y 为
式看出, A位上不 同离 子尺寸差 异越大 , 也越
大, 因此 也表征了 A位离子 的无序度 。 研究发 现 ,l 是影响 的重要参量[ ; e f 1 最近小角度中子 1 散射和电子顺磁共振实验研究 发现 , 锰氧化物 的
.
中A位阳离子缺乏导致的相分离, 对样品的电磁挣眭
MO) 及 N 0 S06 El d. r1 L1 7 B o4 O (N rMO ) Mn 3 SB 。
作了系统 的研究。然 后,他 们l又 对 ( , d 8 h G ) 一
S M O+作了研究, r n3 x 指出样品所表现的复杂行为是 由于化合物中氧含量的分布不均造成的。 此外, 掺杂 量 也是影响绝缘体. 金属转变( ) 和磁电阻( R M )
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第2 卷 4
V0 . 4 12
第5 期
№ . 5
中 国 稀
土 学 报
20 0 6年 l O月
Ot o c .2 o6
J OURNAL F O THE CHI NES RARE E EART S H OCI Y ET
的重要 因素[1 . 。 本 文 研 究 的 是 另 一 种 晶 格 效 应 即 失 配 因 子
用公 式 ( ) 算 r 和 所 用 的 三 价 稀 土 金 属 1计
表 1 样 品的失配 因子 盯 、 缘体. 绝 金属转 变温度 TM I及其 峰 值电 阻率 pE ,
( 对 M 基 钙钛矿氧化物的影 响。 常 的定 ) n 通
.
H ag 4 wn 等[ ] 选择了具有不同 A位离子半径 < 的样 r> 品, 发现随 <r > 的降低, 磁有序和庞磁电阻效应出 现在较低的温度 , 但是磁电阻值 明显增加, 而且他们
还给出了 样品的电、 磁相图。 为了能够很好地解释高 温下的绝缘体行为, i s E MH j1 iA 5 提出, onTlr Jh. l 效 ee 应导致的晶格畸变以及电子. 晶格的耦合作用必须考 虑进来[ 孙继荣等m通过 由(a G )7a3Mn + 6 ] 。 L , d0Co O3
关键词 : 失配 因子 ; 绝缘体. 金属转变温度 ; 电阻 ; 磁 稀土
中图分类号 : Q13 3 T 3 . 文献标识码 : A 文章编号 :10 00—4 4 (06 0 —0 7 3 32 0 )5 56—0 4
自 发现庞磁电阻效应 (M ) C R 以来 , 人们从实验 和理论上 对掺 杂锰 基 钙钛 矿氧 化物 A n ,A= M O( R 1 A R L , r S N 等三价稀土元素; E一 E ; E= a P, m, d A C , r B 二价碱土元素) E= a S 或 a 进行了大量且富有 成效的研究_ 研究发现 , n O— n 1 训。 M — M 键角或 M n