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钙钛矿钴氧化物引起人们的极大兴趣,这不仅因为它具有潜在的应用前景,更为重要的是该材料具有丰富的物理性质。该体系中自旋、电荷、轨道和晶格自由度高度关联,而且还具有独特的自旋态自由度,导致一系列奇特的物理现象,如绝缘体-金属转变、巨磁电阻效应、铁磁转变、反铁磁转变和电荷有序转变等等。本论文主要研究Pr0.5Sr0.5COO3的反常磁转变与结构转变之间的联系以及稀土离子半径对REBaCo2O5电荷有序转变的影响。本论文的主要内容安排如下:
第一章介绍了钙钛矿钻氧化物的概况:晶体结构以及晶格畸变;钴离子的自旋态及其转变;RECOO3母系以及掺杂RE1-xAExCOO3体系的磁性质、输运性质;基本物理机制(如双交换作用、超交换作用、电-声子相互作用和Jahn-Teller效应)。同时还介绍了层状钴氧化物REBaCo2O5+δ的相关物性:晶体结构、电荷有序相、金属-绝缘体转变、巨磁电阻效应等等方面的研究。
第二章主要研究了Y1-xGdxBaCo2O5(X=0,0.25,0.5,0.75,1)体系的结构、磁性和输运特性。通过X射线衍射,磁化测量、电子顺磁共振、输运测量和DSC测量,系统地比较了Y1-xGdxBaCo2O5结构、输运性质和磁性的演变,特别是通过对磁化数据和电子顺磁共振谱的分析,发现了GdBaCo2O5电荷有序转变的实验证据。结果同时表明电荷有序转变温度随稀土离子半径增加而上升。
第三章主要研究Pr0.5Sr0.5COO3的反常磁转变。通过磁性测量和输运测量,我们可以清晰地看到T=120K时,Pr0.5Sr0.5COO3发生了反常磁转变,进一步通过变温X射线衍射,我们发现随着温度的降低,晶体结构发生了变化,从而将反常磁转变与结构转变联系起来。
第四章主要是对自己所做的工作做了一个总结,同时也提出未来的工作展望。