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本文研究了庞磁阻(CMR)La0.67Ca0.33Mn1-xAxO3(其中:A=Cr,Co,Fe,Al,Cu;x≤0.4)钙钛矿结构锰氧化物的制备、晶格结构以及正电子湮没谱。
采用固相反应法制备了La0.67Ca0.33Mn0.9A0.1O3(其中:A=Cr,Co,Fe,Al,Cu)和La0.67Ca0.33Mn1-xFexO3(其中x≤4)系列Mn位替代的氧化物样品;利用X射线衍射(XRD)对样品进行了表征,结果表明:没有出现杂相峰,样品单相性很好,说明替代离子Cr,Co,Fe,Al,Cu完全进入了晶格内部,对Mn位的替代是有效的。
利用扫描电镜(SEM)对La0.67Ca0.33Mn0.9A0.1O3(A=Cr,Co,Fe,Al,Cu)系列样品的形貌进行了分析,结果表明:以元素Cr、Fe、Co替代时,样品呈现较均匀的颗粒,而元素Cu,Al替代时样品呈大片状结构,空洞半径按替代元素Cr、Co、Fe、Al、Cu的顺序逐渐变大,说明替代元素与Mn离子的半径之差△是影响样品空洞半径及缺陷的重要因素。当△较小时,替代离子较易占据Mn位,从而降低了空洞半径及样品的内部缺陷;当△较大时,增加了样品的空洞半径和内部缺陷尺寸。不同元素的替代改变了样品的结晶程度和缺陷浓度,必然对材料的物理特性产生影响。
利用正电子湮没(PAT)研究了掺杂样品La0.67Cs0.33Mn0.9A0.1O3(A=Cr,Co,Fe,Al,Cu)的缺陷以及电子结构,由两寿命谱模型计算了样品正电子寿命各参数的变化。结果表明:τ1的变化范围不大,表明样品主要受大尺寸点缺陷的影响,τ2的变化比较明显,说明样品内存在一定数量的空洞及微空洞等缺陷。类比合金中正电子长寿命与缺陷簇之间的关系,估算了元素替代后样品的缺陷半径的大小,可能大的空位团簇、位错和晶界在样品中起着重要作用。按Cr、Co、Fe、Al、Cu的掺杂顺序,平均寿命τAV逐渐增加,而电子密度ne则逐渐减小。系列样品中Mn替代元素的种类、化合价、磁性都有显著的差别是影响双交换作用的主要原因,元素替代改变了Mn4+/Mn3+离子比例以及Mn4+/Mn3+离子对在B位的浓度,样品中的铁磁与反铁磁作用的相互竞争及样品内部电子局域化所形成的极化行为等因素的影响,导致了正电子寿命各参数的变化。因此,合适的元素替代将有助于材料学电磁性能的改善。