高温亚铁磁钙钛矿的高压合成及物性表征

发布时间：2017-08-19 13:31

  本文关键词：高温亚铁磁钙钛矿的高压合成及物性表征

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【摘要】：钙钛矿型氧化物ABO_3有极为丰富的物理性能,已成为物理、化学和材料等领域交叉研究的热点。在简单ABO_3钙钛矿基础上,通过特殊化学掺杂与制备方式可得到多种复杂的有序钙钛矿,如所谓B位有序双钙钛矿A_2BB’O_6结构,即八面体位置包含两种适当的B和B’离子且在不同原子位置有序分布。在此B位有序钙钛矿结构中,如果四分之三的A位离子被过渡金属离子A’替代时,则化学式为AA’_3B_2B’_2O_(12)的所谓A位与B’位同时有序的双钙钛矿可能生成。在此特殊有序结构中,多个原子位置包含过渡金属离子,因而导致新奇物理性质的出现。尤其是当B位具有强关联的3d过渡金属离子和B位上具有较多巡游电子的4d或5d离子相互作用时,这类有序双钙钛矿结构为磁性材料的设计提供了充足的可能。本学位工作中,我们利用高温高压的实验手段成功合成了B位含3d与5d离子的新型化合物CaCu_3Fe_2Os_2O_(12)和CaCu_3Cr_2Os_2O_(12),并通过XRD,PPMS,VSM及XMCD等实验手段对材料的结构及物性进行了测试与分析。发现CaCu_3Fe_2Os_2O_(12)有高达580 K的亚铁磁转变温度,在2 K下的饱和磁化强度约为5.0μB/f.u。并且结合XMCD测量,推测出Cu~(2+)(↑)Fe~(3+)(↑)Os~(5+)(↓)的亚铁磁排列方式。电输运测试显示了绝缘体性质,光电流测量和理论计算证实了其为具有约1 eV能隙的绝缘体。而在CaCu_3Cr_2Os_2O_(12)材料中,其亚铁磁到顺磁的相变温度为420 K,在低温下的饱和磁化强度为3μB,表明其同样具有Cu~(2+)(↑)Cr~(3+)(↑)Os~(5+)(↓)的价态分布和亚铁磁排列方式,而电输运性质测量显示了其为窄能隙的半导体。所以,我们研究的高温亚铁磁半导体/绝缘体,作为一种稀有的材料体系,在未来的自旋电子学器件有可能潜在的应用。
【关键词】：高居里温度 亚铁磁 高压合成钙钛矿 半导体/绝缘体 自旋电子学
【学位授予单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ132.32
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 钙钛矿的晶体结构12-14
• 1.1.1 简单钙钛矿ABO_3结构12-13
• 1.1.2 A位有序钙钛矿AA′_3B_4O_(12)结构13
• 1.1.3 B位有序钙钛矿A_2BB′O_6结构13-14
• 1.2 A、B位同时有序钙钛矿AA′_3B_2B’_2O_(12)结构14-15
• 1.3 钙钛矿的研究现状15-16
• 第二章 理论分析16-25
• 2.1 关联电子体系16-18
• 2.2 交换作用分析18-21
• 2.3 磁性分析21-23
• 2.4 电输运性质分析23-25
• 第三章 样品的制备和表征手段25-36
• 3.1 制备手段25-31
• 3.2 表征方法31-36
• 3.2.1 X射线衍射（XRD）31-32
• 3.2.2 振动样品磁强计(VSM)32-33
• 3.2.3 综合物性测量系统(PPMS)33-34
• 3.2.4 X射线吸收光谱 (XAS)34-36
• 第四章 CaCu_3Fe_2Os_2O_(12)的合成与表征36-44
• 4.1 样品合成及结构分析36-37
• 4.2 样品表征37-43
• 4.3 总结43-44
• 第五章 CaCu_3Cr_2Os_2O_(12)的合成与表征44-51
• 5.1 样品合成及结构分析44-46
• 5.2 样品表征46-50
• 5.3 总结50-51
• 总结与展望51-53
• 参考文献53-59
• 攻读硕士学位期间发完成的论文和专利59-60
• 致谢60

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本文编号：700990