CaCu<,x>Mn<,3-x>Mn<,4>O<,12>的结构和磁电阻性质的研究

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[AC<,3>](B<,4>)O<,12>系列材料具有很大的低场磁电阻效应和良好的温度稳定性,具有很大的应用价值,但是目前对于这类材料的研究相对较少,对于其产生CMR效应的机理还存在争议。本文利用湿化学反应法制备了CaCu<,x>Mn<,3-x>Mn<,4>O<,12>(x=0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4)系列材料的前驱体,然后通过高温烧结做成样品,进一步丰富了这类样品的研究内容。X射线衍射表明掺杂Cu<2+>在x=0.2到x=1.4范围内这些材料都能够成单相。通过Rietveld全谱拟合的方法分析,结果表明随掺杂浓度的增大,晶体的结构对称性没有发生变化,都成立方结构,空间群Im3。晶体的结构参数和晶胞体积随掺杂浓度的增加而减小,虽然引入的Cu<2+>离子的半径大于Mn<3+>的半径,但是部分Mn<3+>变成Mn<4+>,由于Mn<4+>的半径小于Mn<3+>,而后面因素起主要作用,从而引起晶胞体积的减小。Mn2-O-Mn2的键角随掺杂改变而成振荡趋势,没有明显的规律,说明MnO<,6>发生了不同程度的Jahn-Teller畸变,这可能是由于Jahn-Teller离子(Mn<3+>/Cu<2+>)不匹配造成的。这说明晶体结构和畸变直接影响锰氧八面体的键长和键角,该体系的结构特征分析对探讨其电磁输运性质至关重要。通过四探针技术测量了系列样品在不同磁场下的电阻率,实验表明在低磁场下的电阻率变化不明显。在5T时,随x的增大,样品的MR呈现先增大后减小的趋势,在x=1.0时磁电阻达到最大。这可能是由于晶粒边界处自旋极化散射和双交换作用共同作用的结果。
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