RE2-3AE1-3MnO3系統(tǒng)中磁、電子輸運及龐磁電阻間的關(guān)聯(lián)性研究.pdf

1、Mn基鈣鈦礦氧化物因龐磁電阻效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)而引起人們濃厚的研究興趣，雖然圍繞著對其起因的了解已取得了很多的進展，但真正的起因至今仍未達成共識。本論文基于對組分為RE2/3AE1/3MnO3擇優(yōu)摻雜Mn基鈣鈦礦氧化物的電子輸運、磁性、磁電阻等隨溫度變化規(guī)律的比較研究，從新的角度探討與龐磁電阻直接相關(guān)的絕緣體-金屬轉(zhuǎn)變和順磁-鐵磁相變以及龐磁電阻的物理起因。主要內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　 1.零場電阻、低場磁化率以及磁電阻隨溫度變化關(guān)系的測

2、量結(jié)果表明：（1）所有樣品在T=TIM處發(fā)生絕緣體到金屬的轉(zhuǎn)變以及在T=Tc發(fā)生順磁到鐵磁態(tài)的轉(zhuǎn)變，且兩轉(zhuǎn)變溫度非常接近；（2）龐磁電阻與溫度在行為上類似于零場阻溫關(guān)系，最大磁電阻值出現(xiàn)在TIM附近；（3）TIM越低，龐磁電阻值越大。由此認為，龐磁電阻和順磁絕緣體－鐵磁金屬轉(zhuǎn)變在起因上源于相同的物理原因。
　　 2.將對磁極為敏感的電子順磁共振（EPR）技術(shù)應(yīng)用于擇優(yōu)摻雜Mn基鈣鈦礦氧化物的研究。實驗表明，僅在T>Tmin的高溫

3、區(qū)樣品才表現(xiàn)出常規(guī)意義下的順磁行為，而在Tc　　 3.基于EPR實驗并結(jié)合磁測量，對文獻上針對擇優(yōu)摻雜Mn基鈣鈦礦氧化物報道的T-相圖進行了修正，認為除T>Tmin高溫順磁相和T

4、順磁性源于兩種磁性體的貢獻，一是順磁背景中的順磁Mn離子，二是順磁背景上隨機生長出的短程磁有序的磁集團。
　　 4.通過假設(shè)高于Tc溫區(qū)的順磁行為源于兩種磁性體的貢獻，一是順磁背景上的Mn離子，另一是順磁背景上隨機生長出的由若干個Mn離子構(gòu)成的磁集團，提出磁化率和共振寬度隨溫度變化關(guān)系的兩個唯象表達式，對Tc以上溫區(qū)觀察到的順磁反常給予了定量解釋。
　　 5.基于提出的磁圖像并結(jié)合雙交換機理，認為一旦形成磁集團，則集團自

5、身由于雙交換而變成鐵磁金屬集團，在此基礎(chǔ)上提出涉及Mn基鈣鈦礦氧化物中絕緣體-金屬轉(zhuǎn)變以及龐磁電阻效應(yīng)起因的唯象模型，認為絕緣體-金屬轉(zhuǎn)變源于鐵磁金屬集團的滲流，而龐磁電阻則是由于外加磁場加速鐵磁金屬集團的長大所致，伴隨鐵磁金屬集團的長大，鐵磁金屬滲流通道開始形成的溫度提高，因而Tc溫度附近電阻大大降低，導(dǎo)致龐磁電阻效應(yīng)。
　　 6.通過將樣品模型為順磁絕緣體和鐵磁金屬集團兩相構(gòu)成并用Monte Carlo方法隨機生成兩相構(gòu)成的

6、無規(guī)電阻網(wǎng)絡(luò)，對擇優(yōu)摻雜Mn基鈣鈦礦氧化物中的電子輸運性質(zhì)和磁電阻效應(yīng)進行了Monte Carlo模擬，結(jié)果表明，無論在定性上還是在定量上均得到和實驗相一致的結(jié)果，從而對我們的分析給予了強有力地支持。
　　 總之，基于對擇優(yōu)摻雜Mn基鈣鈦礦氧化物零場電阻、低場磁性質(zhì)和磁電阻隨溫度變化關(guān)系的系統(tǒng)實驗研究以及對實驗結(jié)果的綜合分析，我們認為，順磁反常源于順磁背景上隨機生長出的鐵磁集團引起的磁不均勻性所致，另一方面，由于雙交換，鐵磁集團