本文關(guān)鍵詞：高溫亞鐵磁鈣鈦礦的高壓合成及物性表征

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【摘要】：鈣鈦礦型氧化物ABO_3有極為豐富的物理性能,已成為物理、化學(xué)和材料等領(lǐng)域交叉研究的熱點(diǎn)。在簡(jiǎn)單ABO_3鈣鈦礦基礎(chǔ)上,通過(guò)特殊化學(xué)摻雜與制備方式可得到多種復(fù)雜的有序鈣鈦礦,如所謂B位有序雙鈣鈦礦A_2BB’O_6結(jié)構(gòu),即八面體位置包含兩種適當(dāng)?shù)腂和B’離子且在不同原子位置有序分布。在此B位有序鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中,如果四分之三的A位離子被過(guò)渡金屬離子A’替代時(shí),則化學(xué)式為AA’_3B_2B’_2O_(12)的所謂A位與B’位同時(shí)有序的雙鈣鈦礦可能生成。在此特殊有序結(jié)構(gòu)中,多個(gè)原子位置包含過(guò)渡金屬離子,因而導(dǎo)致新奇物理性質(zhì)的出現(xiàn)。尤其是當(dāng)B位具有強(qiáng)關(guān)聯(lián)的3d過(guò)渡金屬離子和B位上具有較多巡游電子的4d或5d離子相互作用時(shí),這類有序雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)為磁性材料的設(shè)計(jì)提供了充足的可能。本學(xué)位工作中,我們利用高溫高壓的實(shí)驗(yàn)手段成功合成了B位含3d與5d離子的新型化合物CaCu_3Fe_2Os_2O_(12)和CaCu_3Cr_2Os_2O_(12),并通過(guò)XRD,PPMS,VSM及XMCD等實(shí)驗(yàn)手段對(duì)材料的結(jié)構(gòu)及物性進(jìn)行了測(cè)試與分析。發(fā)現(xiàn)CaCu_3Fe_2Os_2O_(12)有高達(dá)580 K的亞鐵磁轉(zhuǎn)變溫度,在2 K下的飽和磁化強(qiáng)度約為5.0μB/f.u。并且結(jié)合XMCD測(cè)量,推測(cè)出Cu~(2+)(↑)Fe~(3+)(↑)Os~(5+)(↓)的亞鐵磁排列方式。電輸運(yùn)測(cè)試顯示了絕緣體性質(zhì),光電流測(cè)量和理論計(jì)算證實(shí)了其為具有約1 eV能隙的絕緣體。而在CaCu_3Cr_2Os_2O_(12)材料中,其亞鐵磁到順磁的相變溫度為420 K,在低溫下的飽和磁化強(qiáng)度為3μB,表明其同樣具有Cu~(2+)(↑)Cr~(3+)(↑)Os~(5+)(↓)的價(jià)態(tài)分布和亞鐵磁排列方式,而電輸運(yùn)性質(zhì)測(cè)量顯示了其為窄能隙的半導(dǎo)體。所以,我們研究的高溫亞鐵磁半導(dǎo)體/絕緣體,作為一種稀有的材料體系,在未來(lái)的自旋電子學(xué)器件有可能潛在的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：高居里溫度 亞鐵磁 高壓合成鈣鈦礦 半導(dǎo)體/絕緣體 自旋電子學(xué)
【學(xué)位授予單位】：湖南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ132.32
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 鈣鈦礦的晶體結(jié)構(gòu)12-14
• 1.1.1 簡(jiǎn)單鈣鈦礦ABO_3結(jié)構(gòu)12-13
• 1.1.2 A位有序鈣鈦礦AA′_3B_4O_(12)結(jié)構(gòu)13
• 1.1.3 B位有序鈣鈦礦A_2BB′O_6結(jié)構(gòu)13-14
• 1.2 A、B位同時(shí)有序鈣鈦礦AA′_3B_2B’_2O_(12)結(jié)構(gòu)14-15
• 1.3 鈣鈦礦的研究現(xiàn)狀15-16
• 第二章 理論分析16-25
• 2.1 關(guān)聯(lián)電子體系16-18
• 2.2 交換作用分析18-21
• 2.3 磁性分析21-23
• 2.4 電輸運(yùn)性質(zhì)分析23-25
• 第三章 樣品的制備和表征手段25-36
• 3.1 制備手段25-31
• 3.2 表征方法31-36
• 3.2.1 X射線衍射（XRD）31-32
• 3.2.2 振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)32-33
• 3.2.3 綜合物性測(cè)量系統(tǒng)(PPMS)33-34
• 3.2.4 X射線吸收光譜 (XAS)34-36
• 第四章 CaCu_3Fe_2Os_2O_(12)的合成與表征36-44
• 4.1 樣品合成及結(jié)構(gòu)分析36-37
• 4.2 樣品表征37-43
• 4.3 總結(jié)43-44
• 第五章 CaCu_3Cr_2Os_2O_(12)的合成與表征44-51
• 5.1 樣品合成及結(jié)構(gòu)分析44-46
• 5.2 樣品表征46-50
• 5.3 總結(jié)50-51
• 總結(jié)與展望51-53
• 參考文獻(xiàn)53-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)完成的論文和專利59-60
• 致謝60

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