钙钛矿型铬基氧化物RE2/3AE1/3CrO3(RE=La,Y;AE=Mg,Ca,Sr,Ba)的制备及物性研究

作     者：周茜 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：蒲明华

授予年度：2018年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 070301[理学-无机化学] 

主      题：钙钛矿 超晶格 抗磁性 电阻突降 弱铁磁 反铁磁 有效磁矩 

摘      要：本论文采用溶胶凝胶法(Sol-gel法)制备了REAECrO(RE=La,Y;AE=Mg,Ca,Sr,Ba)系列多晶氧化物,并利用XRD、SEM、TEM、XPS、RAMAN、MPMS、以及PPMS等手段对其晶体结构、磁性和输运性能进行表征。对于LaCaCrO,800°C烧结后体系存在杂相CaCrO,1000°C烧结可以得到无杂相的LaCaCrO。TEM的结果显示随着保温时间延长,LaCaCrO的高分辨晶格像中出现了Ca插层,直观反映出保温32h的LaCaCrO为超晶格结构。SEM的结果显示保温时间的延长以及Ag的加入可以促进样品晶粒长大和结构致密化,Ag趋向于以单质的形式存在于LaCaCrO中。LaCaCrO和LaCaCrO+5%Ag在10Oe(ZFC、FC)、50Oe(ZFC)外加磁场下的?-T曲线出现负磁化现象,LaCaCrO磁化率的最低值为-0.043(10Oe,ZFC),LaCaCrO+5%Ag磁化率为0时对应的温度分别为257K(10Oe)、177K(50Oe),磁化率的最低值为-0.0205(10Oe,ZFC);在100Oe外加磁场时体系表现为反铁磁性,推测由于体系中抗磁性与铁磁性的竞争关系,使不同外加磁场下的?-T曲线随着外加磁场的增大而表现出抗磁性到反铁磁性的变化。对于LaAECrO(AE=Mg,Sr,Ba),由于碱土金属与La离子半径差异,Mg掺杂难以形成单一物相的LaMgCrO,Sr能够掺入LaCrO,但LaSrCrO中仍存在SrCrO杂相。XPS的结果显示名义LaBaCrO中Cr离子的价态为三价和六价,RAMAN表明名义LaBaCrO(x=0.2,1/3,0.4)的成分为LaCrO和BaCrO。名义LaCaCrO、LaMgCrO的?-T曲线显示:随着温度升高,体系能量升高,载流子浓度增长,导电性提高、电阻率下降。名义LaSrCrO的?-T曲线在133K出现电阻率突降,并且在低温部分(77K)电阻率趋近于2.18?10??cm。名义LaBaCrO的?-T曲线从290K开始出现约10个量级的电阻率突降,在177K时的电阻率为7.701?10??cm。名义LaSrCrO和LaBaCrO的电阻率突降可能与电子结构转变以及异质界面有关。对于YAECrO(AE=Mg,Ca),Ca对YCrO进行掺杂后Reitveld精修的结果显示YCaCrO的晶格常数和晶胞体积小于YCrO,这是Cr由于电荷补偿机制而转变为Cr,导致CrO八面体畸变程度增加。Mg、Ca掺杂对YCrO的反铁磁转变温度的影响很小,但是掺杂会导致顺磁状态的有效磁矩减小,这是由于体系Y含量的降低以及有效磁矩较大的Cr转变为有效磁矩较小的Cr。M-H曲线所表现出的铁磁磁滞回线是由于体系中倾斜的G型反铁磁序导致的弱铁磁性。YCaCrO的电阻率随温度变化曲线是明显的半导体输运行为,随着温度升高,热激活引起载流子浓度增加、跳跃更剧烈,促使导电率提高,电阻率降低。