溶胶—凝胶法制备La 5/8 (Ca 3/8-x Sr x )MnO 3 多晶材料及其电磁性能
发布时间：2021-02-28 04:35
近年来,国内外学者们对LAMO（其中A代表碱金属元素如Ca,Sr,Ba等）材料的合成和应用等进行了广泛研究,主要着重于该类材料在室温下电磁性能的改善和提高。室温下该类材料对温度的敏感程度通常由温度电阻系数（temperature coefficient of resistance,TCR）和金属-绝缘转变温度（metal-insulator transition temperature,Tp）来衡量,因此如何获得在近室温下高TCR的材料成为这一材料体系研究的焦点。本文结合LaCaMnO3和LaSrMnO3的磁相图在La含量为5/8时更容易使材料的Tp达到室温的特点,选择La含量为5/8的材料体系并采用溶胶-凝胶法制备了不同Sr含量、烧结温度、Ag掺杂量的La0.625(Ca0.375-xSrx)MnO3:Agz多晶陶瓷材料。通过XRD、SEM、XPS、R-T等测试方法对样品的晶体结构、表面形...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ag掺杂LCSMO多晶复合材料理论模型
溶胶凝胶法制备La5/8(Ca3/8-xSrx)MnO3多晶材料及其电磁性能6料在红外探测器中的应用仍然有一定的限制作用。而本文工作通过优化烧结工艺和条件，通过Ag掺杂获得在近室温条件下峰值TCR大于10%的样品，这些对于材料的应用具有一定的意义。此外根据这些结果可知，Ag以不同方式存在材料体系当中都会对材料性能带来一定影响。如果Ag以离子方式存在材料体系当中，由于Ag和A位离子离子半径存在差异，Ag对A位离子发生替代，进而对材料电学性能产生一定的影响。其中材料电阻率的变化主要受电子之间的散射的影响。如果Ag以金属第二相的形式存在晶界时会形成另外一条导电通道，进而对材料的电学性能造成一定的影响。但是由于靶材烧结温度高于Ag的熔点，容易导致Ag的挥发，进而对材料性能产生不同影响[28]。1.2La1-xAxMnO3材料结构研究钙钛矿型的锰氧化物也属Ruddlesden-Popper(RP)也就是层状钙钛矿中n=时的情况的一种：La1-xAExMnO3，结构如图1.2所示。通式中AE表示2价碱土金属离子，如：Ca，Sr，Ba等。A位掺杂的晶体结构一般是畸变的钙钛矿结构。理想的钙钛矿结构的单胞是立方晶体结构，它的分子式是ABO3，如下图A位离子位于立方晶胞中的八个顶点，氧离子和锰离子分别处于面心和体心。也可以看成是三种原子各种形成的简单立方格子相互嵌套而成，具有着Pm3m的立方对称性。图1.2理想钙钛矿结构Fig1.2Thestructurepatternofidealperovskite
溶胶凝胶法制备La5/8(Ca3/8-xSrx)MnO3多晶材料及其电磁性能8不同价态存在材料当中，这种变化引起轨道内产生电子的跃迁，进而影响材料内部电子传导的能力，从而使材料表现出金属性。1.3.1双交换作用双交换作用[65,66]的提出主要是用来解释掺杂后的锰氧化物中铁磁态与金属态共存的现象，这个理论是由Zenner于上个世纪50年代所提出来的，一般人们习惯简称为DE模型。如图1.3所示，我们用Ca掺杂后的LaMnO3来解释DE模型。可以明显看出，无eg电子Mn4+,eg电子间库仑能不会改变，但是eg电子与局域t2g自旋间的Hound耦合会改变，这就好比当eg电子从Mn3+跳跃到Mn4+，eg与t2g电子自旋必须平行排列，因此就会导致材料呈现出铁磁性。图1.3双交换作用Fig1.3Doubleexchangeeffects所以电子的跳跃几率（电导率）与锰离子局域自旋取向的分布密切相关，这就是为什么当施加一个外加磁场时其电阻率会发生巨大变化，即庞磁电阻效应。下面我们通过简单的公式来说明这一点如图1.4所示相邻的锰离子局域t2g自旋夹角是θ；eg电子的跃迁概率则为：图1.4相邻Mn离子局域自旋夹角Fig1.4LocalspinangleofadjacentMnionsijS=3/2S=3/2
【参考文献】：
期刊论文
[1]烧结温度对La0.67Ca0.33-xSrxMnO3结构及电学性能的影响[J]. 孙淑苗,于洋,米乐,于云,曹韫真,宋力昕. 无机材料学报. 2016(09)
[2]溶胶-凝胶法制备La0.67Sr0.33MnO3:Agx多晶材料及其性能[J]. 殷学鹏,晏益志,陈清明,段云彪,刘翔. 热加工工艺. 2014(20)
[3]Ag掺杂对La2/3A1/3MnO3（A=Ca、Sr、Ba）材料电学性能的影响[J]. 刘翔,晏益志,陈清明,张辉,曹明刚,张少春. 无机材料学报. 2013(12)
[4]一种简便的溶胶-凝胶法制备的La0.67Ca0.33MnO3纳米晶粉末的结构与性能（英文）[J]. Mya Theingi,马吉,张辉,王文章,易健宏,陈清明. 人工晶体学报. 2013(02)
[5]La0.67-xSmxSr0.33MnO3（0.40≤x≤0.60）体系的TCR研究[J]. 郭焕银,蔡之让,刘宁,童伟. 低温物理学报. 2005(02)
[6]La0.7-xDyxSr0.3MnO3 （0.00≤x≤0.70）的TCR研究[J]. 蔡之让,刘宁,童伟,张裕恒. 中国稀土学报. 2004(06)
[7]溶胶-凝胶法简介 第三讲 溶胶-凝胶法工艺过程[J]. 余桂郁,杨南如. 硅酸盐通报. 1993(06)
[8]溶胶-凝胶法简介第一讲——溶胶-凝胶法的基本原理与过程[J]. 杨南如,余桂郁. 硅酸盐通报. 1993(02)
本文编号：3055325
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ag掺杂LCSMO多晶复合材料理论模型
溶胶凝胶法制备La5/8(Ca3/8-xSrx)MnO3多晶材料及其电磁性能6料在红外探测器中的应用仍然有一定的限制作用。而本文工作通过优化烧结工艺和条件，通过Ag掺杂获得在近室温条件下峰值TCR大于10%的样品，这些对于材料的应用具有一定的意义。此外根据这些结果可知，Ag以不同方式存在材料体系当中都会对材料性能带来一定影响。如果Ag以离子方式存在材料体系当中，由于Ag和A位离子离子半径存在差异，Ag对A位离子发生替代，进而对材料电学性能产生一定的影响。其中材料电阻率的变化主要受电子之间的散射的影响。如果Ag以金属第二相的形式存在晶界时会形成另外一条导电通道，进而对材料的电学性能造成一定的影响。但是由于靶材烧结温度高于Ag的熔点，容易导致Ag的挥发，进而对材料性能产生不同影响[28]。1.2La1-xAxMnO3材料结构研究钙钛矿型的锰氧化物也属Ruddlesden-Popper(RP)也就是层状钙钛矿中n=时的情况的一种：La1-xAExMnO3，结构如图1.2所示。通式中AE表示2价碱土金属离子，如：Ca，Sr，Ba等。A位掺杂的晶体结构一般是畸变的钙钛矿结构。理想的钙钛矿结构的单胞是立方晶体结构，它的分子式是ABO3，如下图A位离子位于立方晶胞中的八个顶点，氧离子和锰离子分别处于面心和体心。也可以看成是三种原子各种形成的简单立方格子相互嵌套而成，具有着Pm3m的立方对称性。图1.2理想钙钛矿结构Fig1.2Thestructurepatternofidealperovskite
溶胶凝胶法制备La5/8(Ca3/8-xSrx)MnO3多晶材料及其电磁性能8不同价态存在材料当中，这种变化引起轨道内产生电子的跃迁，进而影响材料内部电子传导的能力，从而使材料表现出金属性。1.3.1双交换作用双交换作用[65,66]的提出主要是用来解释掺杂后的锰氧化物中铁磁态与金属态共存的现象，这个理论是由Zenner于上个世纪50年代所提出来的，一般人们习惯简称为DE模型。如图1.3所示，我们用Ca掺杂后的LaMnO3来解释DE模型。可以明显看出，无eg电子Mn4+,eg电子间库仑能不会改变，但是eg电子与局域t2g自旋间的Hound耦合会改变，这就好比当eg电子从Mn3+跳跃到Mn4+，eg与t2g电子自旋必须平行排列，因此就会导致材料呈现出铁磁性。图1.3双交换作用Fig1.3Doubleexchangeeffects所以电子的跳跃几率（电导率）与锰离子局域自旋取向的分布密切相关，这就是为什么当施加一个外加磁场时其电阻率会发生巨大变化，即庞磁电阻效应。下面我们通过简单的公式来说明这一点如图1.4所示相邻的锰离子局域t2g自旋夹角是θ；eg电子的跃迁概率则为：图1.4相邻Mn离子局域自旋夹角Fig1.4LocalspinangleofadjacentMnionsijS=3/2S=3/2
【参考文献】：
期刊论文
[1]烧结温度对La0.67Ca0.33-xSrxMnO3结构及电学性能的影响[J]. 孙淑苗,于洋,米乐,于云,曹韫真,宋力昕. 无机材料学报. 2016(09)
[2]溶胶-凝胶法制备La0.67Sr0.33MnO3:Agx多晶材料及其性能[J]. 殷学鹏,晏益志,陈清明,段云彪,刘翔. 热加工工艺. 2014(20)
[3]Ag掺杂对La2/3A1/3MnO3（A=Ca、Sr、Ba）材料电学性能的影响[J]. 刘翔,晏益志,陈清明,张辉,曹明刚,张少春. 无机材料学报. 2013(12)
[4]一种简便的溶胶-凝胶法制备的La0.67Ca0.33MnO3纳米晶粉末的结构与性能（英文）[J]. Mya Theingi,马吉,张辉,王文章,易健宏,陈清明. 人工晶体学报. 2013(02)
[5]La0.67-xSmxSr0.33MnO3（0.40≤x≤0.60）体系的TCR研究[J]. 郭焕银,蔡之让,刘宁,童伟. 低温物理学报. 2005(02)
[6]La0.7-xDyxSr0.3MnO3 （0.00≤x≤0.70）的TCR研究[J]. 蔡之让,刘宁,童伟,张裕恒. 中国稀土学报. 2004(06)
[7]溶胶-凝胶法简介 第三讲 溶胶-凝胶法工艺过程[J]. 余桂郁,杨南如. 硅酸盐通报. 1993(06)
[8]溶胶-凝胶法简介第一讲——溶胶-凝胶法的基本原理与过程[J]. 杨南如,余桂郁. 硅酸盐通报. 1993(02)
本文编号：3055325
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