cu的mn位掺杂对la0.7ca0.3mno3磁电传输特性的影响

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1、Cu的Mn位掺杂对La0.7Ca0.3MnO3磁电传输特性的影响第28卷第3期2007年6月稀土C:hineseRareEarthsV0I.28,No.3June2007Cu的Mn位掺杂对LaO-7CaO.3MnO3磁电传输特性的影响张洪,刘银春,赖恒.,黄志高(1.福建农林大学机电工程学院,福建福州350002;2.福建师范大学物理与信息科技学院,福建福州350007)摘要:采用溶胶凝胶法制备了系列多晶CMR材料La"CaMn…CuOa(x=10,14,15,16,18,2o).在77K～350K温度

2、范围内测量了样品的电阻率及磁电阻大小.实验结果发现,系列样品在整个测温范围内均表现出绝缘相行为,未出现金属相到绝缘相的M—I转变.对系列样品的p—T曲线进行Inp—T"'关系拟合,发现掺杂量为x一10%,14两个样品在整个温区内的Inp—T"关系基本呈线性,掺杂量为15,16%,18及2O四个样品在较高温区的InP—T"关系亦基本呈线性.采用Mott等人提出的小极化子VRH模型进行了解释.实验中还发现,系列样品的磁电阻在整个测温范围内基本呈现隧穿磁电阻行为,基于我们采用MonteCarlo模拟方法提出的

3、隧穿磁电阻模型,对样品的磁电阻行为进行了解释.关键词:溶胶凝胶;绝缘相;Inp—T"'关系;隧穿磁电阻中图分类号:0482.5;0614.33文献标识码:A文章编号:1004—0277(2007)03—0022—04钙钛矿锰氧化物R一AMnO.(其中R为稀土元素,A为碱土金属)由于具有超大磁电阻效应(colossalmagnet0resistance—CMR)而成为近几十年来人们研究的热点[1],钙钛矿锰氧化物R一AMnO.的这种磁电阻现象一般用Mn抖与Mn什离子间的双交换机制(DEmechanism)

4、来解释.由于Mn元素在双交换机制中具有核心作用,因此用其他元素替代Mn位所产生的特殊效应成了近年来人们很感兴趣的问题.人们已用(Zn,Ti,Cr,Co,Fe,In)等元素替代了Mn位,并系统地研究了这种替代对钙钛矿锰氧化物R一AMnO.传输特性的影响.正如我们所知道的,LaCaCuO是具有高T的超导材料.这种传导特性主要是由CuO八面体中Cu抖的3d电子与O卜2p电子的仃杂化产生的.为此我们考虑,如果将Cu抖,O卜的这种电子杂化作用引入Mn抖一O一Mn中,是否对锰离子间的双交换作用以及锰氧化物R一AMn

5、O.的磁电特性会有影响,基于以上考虑,本文采用溶胶凝胶法制备了La0.7Ca0.3Mnl一CuO3(x一10,14,15,16,18,2O)系列样品,通过对样品的磁电传输特性的研究发现,Cu元素的掺入极大地影响了锰氧化物的磁电传输特性.1实验用溶胶凝胶法制备了系列LaCaMn～CuO.(x----10,14,15,16,18,20)样品.具体做法如下:将LaO3,CaCO.,Cu(NO.),Mn(CH3COO)按所需量顺次放入配制好的适量稀HNO.溶液(浓度为3O～4O)中,配制成完全透明的溶液(I).

6、按所需比例称取柠檬酸,加入适量乙二醇配制成完全透明的溶液(Ⅱ)作为分散剂.将溶液(Ⅱ)倒入溶液(I)中,搅拌均匀后,置于水浴箱中以8O℃水浴加热1Oh,直至混合溶液呈胶状.以200oC～250℃干燥5h后,对样进行研磨,过筛后在20MPa压力下制成13ram的圆片,在1IO0~C空气环境中烧结12h,最后自然冷却到室温,制得实验用样品.采用x射线衍射检测样品的晶体结构.采用标准四引线法测量了在77K～350K范围下零磁场和0.40T外场下,系列样品的电阻及磁电阻行为.测量收稿日期:2006—01—11基

7、金项目:福建省自然科学基金重点项目(EO32OOO2)作者简介:张洪(1981一),男,福建泉州人,硕士,助教,研究方向:磁性材料.第3期张洪等:Cu的Mn位掺杂对Lao.Cao.aMnOa磁电传输特性的影响23时,样品制成尺寸约为10ram×4ram×(0.7～1.5)mm的长方体状.外加磁场方向与样品中电流方向平行.磁电阻的变化率MR值定义为:MR:[p(0)一p(H)]/p(0)×100oA,其中,P(0),P(H)分别表示外加磁场为0和H时的电阻率.2结果及讨论图1给出了10样品的XRD图,其它

8、样品也具有类似的x射线衍射峰结构.从图1可以看出,所制备的CMR样品具有典型的单相正交钙钛矿结构.图2给出了系列样品La..7Ca.Mn1一CuOs(x一109,6,149,6,15,16,189,6,209,6)在零场以及0.4T外磁场下电阻率随温度变化及对应的磁电阻随温度变化曲线.o.o.皇00.a.0.O.15O200250300T/K●lI隧图1样品Lao.7Cao.3Mn1…Cu03(x—10%)的XRD图Fig.1XRDp