双层钙钛矿锰氧化物La1.34Sr1.66Mn2-xCrxO7的磁性和输运性质

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1、第33卷／第2期／河北师范大学学报／自然科学版／VOj．33NO．22009年3月JOURNALOFHEBEINORMALUNIVERSITY／NaturaIScienceEdition／Mar．2009双层钙钛矿锰氧化物La1．34SrI．66Mn2一Cr07的磁性和输运性质宗云，一，赵旭～，陈伟·。(1．河北师范大学物理科学与信息】：程学院，}~I．1t石家庄050016；2．石家庄信息]：程职业学院tt算机系，河北石家庄0500353．河北省新型薄膜材料实验室，河北石家庄050016)摘要：采用固相反应法制备了双

2、层钙钛矿结构锰氧化物l3。Srl66Mn2⋯Cr07(‘=0，0．1，0．2，0．3，0．4)多晶系列样品，XRD分析表明，所有样品均为Sr3Ti207型四方结构，空间群为14／mmm．随着C离子掺杂浓度的增加，该系列样品的晶胞体积单调减小．对于少量cr离子掺杂的样品(·=0．1)，三维长程铁磁有序转变温度了’升高，二维短程铁磁有序转变温度T1D降低；结构分析表明，：0．1样品的晶格常数c-最小，a最大，c·／“达到极小值；样品中严重的晶格畸变导致双交换作用强度的改变是其磁有序转变温度变化的主要原因．对于大量Crs离子

3、掺杂的样品(=0．3，0．4)，丁降低，丁i0基本保持不变．样品在150～300K范围内电阻率随着温度的降低单调增加，显示出绝缘体或半导体行为，并且随着Cr离子的掺杂电阻率单调增加．关键词：固相反应法；双层钙钛矿锰氧化物；磁特性中图分类号：O484．43；TB61文献标识码：A文章编号：1000+5854(2009)02．019804近年来钙钛矿锰氧化物R】一AMnO3(R为稀土金属，如La，N，pr3等，A为二价碱土金属，如Ca，Sr2，Ba等)因其具有庞磁电阻效应(CMR)以及自旋、电荷、轨道自由度的关联等一系列丰

4、富的物理性质，受到了世界各国科学家的广泛关注【1．．庞磁电阻效应研究初始大都集中在A位的替代对化合物性质的影响方面，当部分二价碱土金属A取代三价稀土离子R时，化合物中出现了Mn"和Mn混合价共存的状态，在一定掺杂范围内存在铁磁性，并具有庞磁电阻效应，通常这种现象可以用双交换机理来解释，5J．随后，人们开始关注ABO结构的Mn位取代的研究，文献[6，7]研究了Cr掺杂对La—Sr—Mn—O3输运性质及CMR效应的影响，发现Mn位用Cr替代所引起的特殊输运行为和异常CMR效应是由于Cr3离子与Mn离子具有相同的电子结构(f

5、ieo)，用Cr掺杂后La0．67sr033Mn卜cro3体系会通过Mn：l一()2一一Cr3产生竞争通道，双交换作用有可能发生在Mn3一02一一Cr3之间．双层钙钛矿结构锰氧化物可看成无限层钙钛矿结构锰氧化物的衍生，属于Ruddlesden．Popper(RP)系列(A，B)+lMnO31(A代表三价稀土离子，B代表二价碱金属离子，=2)的情形，具有Sr3Ti2O7型四方结构，空间群为I4／mmm．与无限层钙钛矿结构材料相比，各向异性的结构导致层状结构锰氧化物各种物理性质的各向异性，并且降低了磁电阻对磁场的要求，从而

6、使层状钙钛矿结构锰氧化物受到广泛关注l8J．大量的研究表明’1引，对钙钛矿结构锰氧化物材料进行锰位掺杂会显著降低金属一绝缘转变温度，增大电阻率，在高掺杂情况下导致绝缘态行为．究其原因，锰位掺杂将造成双交换作用的核心Mn"一0一Mn的变化，直接影响了体系的双交换作用．目前，虽然对无限层钙钛矿结构锰氧化物的锰位掺杂已经有了较深入的研究，但对双层结构锰氧化物进行锰位掺杂研究的还不多见H．本文中，笔者研究了过渡金属Cr离子掺杂对La4Sr。6Mn207体系结构、磁性和输运性质的影响，以了解体系中Cr离子掺杂对材料结构和电磁性质

7、的影响，以及Cr离子在双交换作用所扮演的角色．收稿日期：2008一O9—11基金项目：河北省自然科学旗金(E2008000194)作者简介：宗云(1967一)，女，河北获鹿人，硕t：~1-究生．研究方向为纳米磁性功能材料．通讯作者：陈伟(1963一)，女，教授，蹲一f：生导师．E—mail：chen07308@mail．hebtu．edu．cn·199·1实验部分采用固相反应法制备了Lal34Srl66Mn2一。cr()7(．r=0，0．1，0．3，0．4)系列多晶样品．La2O3称量前在l173K下干燥3l1(以去除

8、水分)，MnO，在473K下预处理24h，按化学计量配比，称取高纯度的【，()1，S卜，MnOa，Cr’03，均匀混合，经充分研磨后在l173K下烧结5h，研磨、压片在高温炉内l673K反复烧结30h．采用X射线衍射仪(德国布鲁克公司D8一AI)VANGE型，：0．1540611111)进行结构分析；利用振动样品磁强计(vSM一7