双钙钛矿R 2 Co/NiMnO 6 （R=Pr,Gd）电磁特性研究
发布时间：2021-12-18 10:40
本文研究的材料为双钙钛矿氧化物陶瓷样品,所有样品皆通过传统高温固相反应法制备而成,使用X射线衍射仪（XRD）检查系列样品的成相是否良好,利用物性测量系统（PPMS）测量样品的电磁性质。具体分析结果如下:（1）研究了Tb的掺杂量对Pr2CoMnO6样品的居里温度、磁熵变以及磁相变的影响。结果表明:系列样品Pr（2-x）TbxCoMnO6（x=0,0.05,0.1,0.15）的空间点群为单斜晶系P21/n,具有良好的单相性;该组样品均有两个磁转变点(TC1和TC2);随着Tb掺杂量的增加TC1和TC2均降低下降;在测量温区内,随着温度的降低4个样品均先后经历顺磁态、顺磁-铁磁共存态;该组样品在7 T外加磁场中的最大磁熵变值ΔSM分别为-1.862 J·kg-1·K-1、-1.779 J·kg-1
【文章来源】：内蒙古科技大学包头师范学院内蒙古自治区
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
La2NiMnO6样品的磁介电效应
3近出现了另一个峰，说明样品中还有其他的相转变，Dy2CoMnO6中也出现了相似的现象，但H>0.05T后这种峰逐渐变得平缓，上述情况说明与样品的A位的阳离子有关的相互作用是3d0~3dn轨道电子之间的，因为Sm3+的离子半径较大，使得陶瓷样品Sm2CoMnO6的磁相变温度更高一些。在外加的磁场H较小时，样品的磁交换相互作用难以破坏，故而只存在一种磁相变，只有当外加磁场达到一定值后，变磁效应才会出现，此时所有的反铁磁状态都会向铁磁状态转变。有关其他稀土掺杂后的双钙钛矿陶瓷样品还有很多未知的现象等待研究发现。图2Sm2CoMnO6和Dy2CoMnO6的M-T曲线(FCC为实线，FCW为虚线)[35]1.1.2晶体结构特征双钙钛矿氧化物的通式为A2BB"O6，其中位于立方体顶点的A位阳离子代表稀土离子，碱性离子和碱土离子，交替占据氧八面体中心的B，B"位阳离子代表过渡金属离子[29,30]，A2BB"O6可看作是ABO3的复制品。其中B位离子的性质通常决定了A2BB"O6氧化物的电磁特性，并且B，B"的离子半径各不相同，化合与电子的存在状态也不同，所以B位离子的排列组合不同，样品A2BB"O6呈现的物理性质也不一样[31]。通常按照B位掺杂元素的不同，双钙钛矿氧化物分为三大类，分别是无序型，岩盐型和层状型[31,32]。(1)当B、B"离子排列方式表现为任意无序时，其晶体结构如图3(a)所示，无序型双钙钛矿也叫复合钙钛矿，分子式为A(B0.5B"0.5)O3，该类型的空间点群一般为立方晶格Pm3m和正交晶格Pbnm，比如Pb(Fe0.5Nb0.5)O3[33,34]，La(Mn0.5Fe0.5)O3[35]等样品。
4(2)当B、B"离子排列方式表现为岩盐状交替有序时，其晶体结构如图3(b)所示，岩盐型是很多双钙钛矿的结构类型，故而被广泛研究，岩盐型的空间点群一般为立方晶格Pm3m和单斜晶格P21/n两种，常见的岩盐型双钙钛矿氧化物如La2MeMnO6(Me=Ni,Co,Mg,Cu)[10]等材料。(3)当B、B"离子排列方式表现为层状交替有序时，其晶体结构如图3(c)所示，这种结构的材料比较少，一般为单斜晶格空间点群P21/n[32]，其中具有代表性的晶体为La2CuZrO6和Ln2CuSnO6(Ln=La,Pr,Nd,Sm)[36,37]。图3(a)、(b)和(c)分别为A2BB"O6的无序型、岩盐型和层状型[32]1.1.3双钙钛矿氧化物的电磁特性及其应用双钙钛矿结构氧化物的电性主要受B、B"离子的影响，所以A2BB"O6样品拥有半导体、半金属、金属、热电和铁电等特性[32]。同时，由于电子-晶格-自旋-轨道间的相互作用，使得样品中出现了多样的磁行为，例如顺磁状态、顺磁-铁磁共存态、铁磁状态、反铁磁态等。材料的电磁特性同样也和制备方式与测量条件等有关系。这里以LaNaMnMoO6样品为例简要介绍其电磁特性。LaNaMnMoO6样品[38]在0.05T下的磁化强度和dM/dT与温度的变化曲线见图4(a)，结合两条曲线可知，该样品的居里温度TC=320K；图4(b)显示在外加磁场为2T时，样品的最大磁熵变在在室温附近出现，其值为1.5J·kg-1·K-1，资料显示，当磁场增加到8T时，室温附近的磁熵变最大值为3.99J·kg-1·K-1，此时磁制冷效率RCP为41.99J·kg-1，具有作为磁制冷材料的潜能。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Co0.525Fe0.475MnP化合物的室温磁热效应和磁电阻效应[J]. 孙乃坤,仲德晗,任增鑫,张扬,刘晓云. 材料研究学报. 2019(02)
[2]A2B’B’’O6型双钙钛矿氧化物的研究进展[J]. 裴志鹏,陆遥,吴恒,夏伟仁,朱信华. 硅酸盐学报. 2019(04)
[3]钙钛矿锰氧化物La0.875Eu0.025Sr0.1MnO3的磁性和磁卡效应研究[J]. 金香,孙晓东,曹凤泽,田野,云慧琴,鲁毅,赵建军. 中国稀土学报. 2018(06)
[4]Co掺杂钙钛矿锰氧化物La0.8Sr0.2MnO3电磁特性研究[J]. 刘娇,王文清,吴鸿业,田野,曹凤泽,赵建军. 无机材料学报. 2018(11)
[5]磁性材料磁滞回线重要参数的应用分析[J]. 胡海波. 企业科技与发展. 2018(06)
[6]Tb掺杂双层锰氧化物La4/3Sr5/3Mn2O7的磁熵变和电输运性质[J]. 孙晓东,徐宝,吴鸿业,曹凤泽,赵建军,鲁毅. 物理学报. 2017(15)
[7]钙钛矿锰氧化物La1.3-xDyxSr1.7Mn2O7（x=0.025）的磁性和电性研究[J]. 云慧琴,郑琳,段玉梅,吴鸿业,鲁毅,赵建军. 低温物理学报. 2017(03)
[8]通过拟合磁化曲线计算钙钛矿锰氧化物La1.2-xTbxSr1.8Mn2O7（x=0,0.05）的磁熵变[J]. 金香,徐宝,周敏,武柯晗,鲁毅,赵建军. 稀土. 2017(03)
[9]Eu掺杂层状钙钛矿Nd1.2Sr1.8Mn2O7的类Griffiths相研究[J]. 王芳,万素磊,周敏,吴鸿业,徐宝,孙运斌,鲁毅,赵建军. 低温物理学报. 2016(02)
[10]Magnetic transition behavior of perovskite manganites Nd0.5Sr0.3Ca0.2MnO3 polycrystalline[J]. 邢茹,万素磊,王文清,郑琳,金香,周敏,鲁毅,赵建军. Chinese Physics B. 2016(04)
博士论文
[1]双钙钛矿Ln2Ni/CoMnO6体系结构及物性研究[D]. 刘文杰.中国科学技术大学 2015
[2]稀土双钙钛矿及类钙钛矿陶瓷的结构、磁性和介电性能[D]. 杨文智.浙江大学 2013
[3]La系双钙钛矿陶瓷的介电与磁学性能[D]. 林亦琦.浙江大学 2010
[4]层状钙钛矿型锰氧化物的磁性和电性[D]. 马骁.中国科学院研究生院（物理研究所） 2005
硕士论文
[1]双钙钛矿氧化物R2NiMnO6（R=Eu,Dy）磁热效应和临界行为[D]. 苏磊.燕山大学 2018
[2]A、B位掺杂对钙钛矿重稀土锰氧化物的结构与磁性的影响[D]. 黄志元.华南理工大学 2016
[3]钙钛矿锰氧化物Sm0.5Ca0.5Mn1-xFexO3的制备、结构表征及磁性研究[D]. 侯菲菲.东北林业大学 2015
[4]双钙钛矿氧化物体系的结构和磁性[D]. 徐洪芳.扬州大学 2008
[5]钙钛矿锰氧化物La0.67Ca0.33Mn1-xCoxO3系列样品磁卡效应的研究[D]. 李新娟.河北师范大学 2007
[6]双钙钛矿氧化物的磁电阻效应及电磁性质[D]. 韩红梅.西北大学 2001
本文编号：3542226
【文章来源】：内蒙古科技大学包头师范学院内蒙古自治区
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
La2NiMnO6样品的磁介电效应
3近出现了另一个峰，说明样品中还有其他的相转变，Dy2CoMnO6中也出现了相似的现象，但H>0.05T后这种峰逐渐变得平缓，上述情况说明与样品的A位的阳离子有关的相互作用是3d0~3dn轨道电子之间的，因为Sm3+的离子半径较大，使得陶瓷样品Sm2CoMnO6的磁相变温度更高一些。在外加的磁场H较小时，样品的磁交换相互作用难以破坏，故而只存在一种磁相变，只有当外加磁场达到一定值后，变磁效应才会出现，此时所有的反铁磁状态都会向铁磁状态转变。有关其他稀土掺杂后的双钙钛矿陶瓷样品还有很多未知的现象等待研究发现。图2Sm2CoMnO6和Dy2CoMnO6的M-T曲线(FCC为实线，FCW为虚线)[35]1.1.2晶体结构特征双钙钛矿氧化物的通式为A2BB"O6，其中位于立方体顶点的A位阳离子代表稀土离子，碱性离子和碱土离子，交替占据氧八面体中心的B，B"位阳离子代表过渡金属离子[29,30]，A2BB"O6可看作是ABO3的复制品。其中B位离子的性质通常决定了A2BB"O6氧化物的电磁特性，并且B，B"的离子半径各不相同，化合与电子的存在状态也不同，所以B位离子的排列组合不同，样品A2BB"O6呈现的物理性质也不一样[31]。通常按照B位掺杂元素的不同，双钙钛矿氧化物分为三大类，分别是无序型，岩盐型和层状型[31,32]。(1)当B、B"离子排列方式表现为任意无序时，其晶体结构如图3(a)所示，无序型双钙钛矿也叫复合钙钛矿，分子式为A(B0.5B"0.5)O3，该类型的空间点群一般为立方晶格Pm3m和正交晶格Pbnm，比如Pb(Fe0.5Nb0.5)O3[33,34]，La(Mn0.5Fe0.5)O3[35]等样品。
4(2)当B、B"离子排列方式表现为岩盐状交替有序时，其晶体结构如图3(b)所示，岩盐型是很多双钙钛矿的结构类型，故而被广泛研究，岩盐型的空间点群一般为立方晶格Pm3m和单斜晶格P21/n两种，常见的岩盐型双钙钛矿氧化物如La2MeMnO6(Me=Ni,Co,Mg,Cu)[10]等材料。(3)当B、B"离子排列方式表现为层状交替有序时，其晶体结构如图3(c)所示，这种结构的材料比较少，一般为单斜晶格空间点群P21/n[32]，其中具有代表性的晶体为La2CuZrO6和Ln2CuSnO6(Ln=La,Pr,Nd,Sm)[36,37]。图3(a)、(b)和(c)分别为A2BB"O6的无序型、岩盐型和层状型[32]1.1.3双钙钛矿氧化物的电磁特性及其应用双钙钛矿结构氧化物的电性主要受B、B"离子的影响，所以A2BB"O6样品拥有半导体、半金属、金属、热电和铁电等特性[32]。同时，由于电子-晶格-自旋-轨道间的相互作用，使得样品中出现了多样的磁行为，例如顺磁状态、顺磁-铁磁共存态、铁磁状态、反铁磁态等。材料的电磁特性同样也和制备方式与测量条件等有关系。这里以LaNaMnMoO6样品为例简要介绍其电磁特性。LaNaMnMoO6样品[38]在0.05T下的磁化强度和dM/dT与温度的变化曲线见图4(a)，结合两条曲线可知，该样品的居里温度TC=320K；图4(b)显示在外加磁场为2T时，样品的最大磁熵变在在室温附近出现，其值为1.5J·kg-1·K-1，资料显示，当磁场增加到8T时，室温附近的磁熵变最大值为3.99J·kg-1·K-1，此时磁制冷效率RCP为41.99J·kg-1，具有作为磁制冷材料的潜能。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Co0.525Fe0.475MnP化合物的室温磁热效应和磁电阻效应[J]. 孙乃坤,仲德晗,任增鑫,张扬,刘晓云. 材料研究学报. 2019(02)
[2]A2B’B’’O6型双钙钛矿氧化物的研究进展[J]. 裴志鹏,陆遥,吴恒,夏伟仁,朱信华. 硅酸盐学报. 2019(04)
[3]钙钛矿锰氧化物La0.875Eu0.025Sr0.1MnO3的磁性和磁卡效应研究[J]. 金香,孙晓东,曹凤泽,田野,云慧琴,鲁毅,赵建军. 中国稀土学报. 2018(06)
[4]Co掺杂钙钛矿锰氧化物La0.8Sr0.2MnO3电磁特性研究[J]. 刘娇,王文清,吴鸿业,田野,曹凤泽,赵建军. 无机材料学报. 2018(11)
[5]磁性材料磁滞回线重要参数的应用分析[J]. 胡海波. 企业科技与发展. 2018(06)
[6]Tb掺杂双层锰氧化物La4/3Sr5/3Mn2O7的磁熵变和电输运性质[J]. 孙晓东,徐宝,吴鸿业,曹凤泽,赵建军,鲁毅. 物理学报. 2017(15)
[7]钙钛矿锰氧化物La1.3-xDyxSr1.7Mn2O7（x=0.025）的磁性和电性研究[J]. 云慧琴,郑琳,段玉梅,吴鸿业,鲁毅,赵建军. 低温物理学报. 2017(03)
[8]通过拟合磁化曲线计算钙钛矿锰氧化物La1.2-xTbxSr1.8Mn2O7（x=0,0.05）的磁熵变[J]. 金香,徐宝,周敏,武柯晗,鲁毅,赵建军. 稀土. 2017(03)
[9]Eu掺杂层状钙钛矿Nd1.2Sr1.8Mn2O7的类Griffiths相研究[J]. 王芳,万素磊,周敏,吴鸿业,徐宝,孙运斌,鲁毅,赵建军. 低温物理学报. 2016(02)
[10]Magnetic transition behavior of perovskite manganites Nd0.5Sr0.3Ca0.2MnO3 polycrystalline[J]. 邢茹,万素磊,王文清,郑琳,金香,周敏,鲁毅,赵建军. Chinese Physics B. 2016(04)
博士论文
[1]双钙钛矿Ln2Ni/CoMnO6体系结构及物性研究[D]. 刘文杰.中国科学技术大学 2015
[2]稀土双钙钛矿及类钙钛矿陶瓷的结构、磁性和介电性能[D]. 杨文智.浙江大学 2013
[3]La系双钙钛矿陶瓷的介电与磁学性能[D]. 林亦琦.浙江大学 2010
[4]层状钙钛矿型锰氧化物的磁性和电性[D]. 马骁.中国科学院研究生院（物理研究所） 2005
硕士论文
[1]双钙钛矿氧化物R2NiMnO6（R=Eu,Dy）磁热效应和临界行为[D]. 苏磊.燕山大学 2018
[2]A、B位掺杂对钙钛矿重稀土锰氧化物的结构与磁性的影响[D]. 黄志元.华南理工大学 2016
[3]钙钛矿锰氧化物Sm0.5Ca0.5Mn1-xFexO3的制备、结构表征及磁性研究[D]. 侯菲菲.东北林业大学 2015
[4]双钙钛矿氧化物体系的结构和磁性[D]. 徐洪芳.扬州大学 2008
[5]钙钛矿锰氧化物La0.67Ca0.33Mn1-xCoxO3系列样品磁卡效应的研究[D]. 李新娟.河北师范大学 2007
[6]双钙钛矿氧化物的磁电阻效应及电磁性质[D]. 韩红梅.西北大学 2001
本文编号：3542226
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