摻雜鈣鈦礦結構化合物的磁性和電輸運性質(zhì).pdf

1、鈣鈦礦類化合物（例如雙鈣鈦礦氧化物La2CoMnO6、有機鈣鈦礦CH3NH3PbI3等）具有豐富的物理特性。La2CoMnO6具有較高的居里溫度、較大的磁電阻效應和介電常數(shù)等，在磁學與自旋電子學及器件領域有廣泛研究與應用;CH3NH3PbI3具有優(yōu)良的光伏性能，是新型太陽能電池研究的熱點材料。離子摻雜是有效調(diào)控材料物理特性的重要手段之一，因此本論文用不同離子對La2CoMnO6中La位和Co位以及CH3NH3PbI3中Pb位進行摻雜，探

2、討了離子摻雜對磁性與電性的影響機制。通過X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、PPMS等設備對樣品的晶體結構、表面形貌以及磁性和電輸運特性等進行了系統(tǒng)的研究。具體研究成果如下:
　　1.La2CoMnO6鑭位摻雜Ca的磁性和電輸運性質(zhì)的研究。用固相反應方法制備了多晶La2-xCaxCoMnO6(0≤x≤0.5)樣品，系統(tǒng)研究了Ca2+離子摻雜對La2CoMnO6晶體結構、表面形貌、磁性、電性和磁電阻效應的影響。X射線衍射分析表明La位摻雜

3、Ca2+離子保持了晶體單斜雙鈣鈦礦結構(空間群P21/n)。磁性測量結果表明，Ca2+離子摻雜引起Co離子和Mn離子化合價的變化，并改變了Co離子和Mn離子的超交換作用的種類以及不同磁性相的比例，導致樣品的居里溫度TC和矯頑力HC降低，并增強了交換偏置效應。電性測量結果表明，所有樣品的導電機制均符合VRH模型，樣品電阻率隨Ca2+離子摻雜量的增加而減小。樣品均表現(xiàn)出自旋相關的負磁電阻效應，這種效應可用電阻網(wǎng)絡理論來解釋。在低溫下(T＜2

4、00K)，少量的Ca2+離子摻雜(x≤02)可優(yōu)化多晶樣品中鐵磁相互作用和反鐵磁相互作用的比例，從而在一定程度上增強磁電阻效應。在105K、7T的條件下，樣品x=0.2可增強負磁電阻效應接近10％，達到58％。這為研究La2CoMnO6的小半徑離子摻雜效應提供實驗依據(jù)，也為增強鑭系錳基雙鈣鈦礦材料磁電阻效應的研究提供參考。
　　2.La2CoMnO6鈷位摻雜B(B=Fe、Cu)的磁性和電輸運性質(zhì)的研究。用固相反應方法制備了多晶La

5、2Co1-xFexMnO6(0≤x≤1.0)、La2Co1-xCuxMnO6(0≤x≤0.5)。系統(tǒng)地研究了Fe3+或Cu2+離子摻雜Co位對La2CoMnO6磁和電特性的影響。X射線衍射分析顯示，F(xiàn)e3+或Cu2+離子摻雜樣品具有正交扭曲的雙鈣鈦礦結構（空間群Pbnm）。La2Co1-xBxMnO6的磁性測量結果表明，F(xiàn)e3+或Cu2+離子摻雜均導致La2CoMnO6的居里溫度TC降低。Fe3+摻雜會降低La2CoMnO6的矯頑力HC

6、，當Co/Fe離子數(shù)比例達到1時，可獲得最大的交換偏置效應。少量Cu2+離子摻雜可有效調(diào)控La2CoMnO6的磁性，適量的Cu2+離子摻雜(x=0.3)可有效提高其矯頑力HC。電性測量結果表明，F(xiàn)e3+或Cu2+離子摻雜可使樣品的導電機制由三維VRH模型逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)門A模型。La2Co1-xBxMnO6(B=Fe、Cu)均表現(xiàn)出自旋相關的負磁電阻效應，F(xiàn)e3+離子摻雜x≤0.1時，能增強低溫下(T＜150K)樣品的磁電阻效應;Cu2+離子

7、摻雜量較低時(x≤0.1)，磁電阻效應在低場下(H＜5T)得到增強。該結果可為進一步研究雙鈣鈦礦材料B位摻雜效應和通過B位離子摻雜調(diào)控該類材料的磁、電特性提供實驗依據(jù)。
　　3.CH3NH3PbI3鉛位摻雜B（B=Mn/（Mn和Co））的磁性研究。用蒸發(fā)溶劑法制備了CH3NH3PbI3多晶樣品及摻雜樣品CH3NH3Pb1-xBxI3-2xCl2x。X射線衍射分析表明樣品均具有正交結構。樣品的磁性測量結果表明，磁性摻雜樣品在5K下均