【摘 要】
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多铁性材料因其丰富的物理内涵与广阔的应用前景,受到材料科学和凝聚态物理领域的广泛研究与关注。本学位论文以LaRNiMnO6(R为稀土)和Pr(SrxCa1-x)2Mn2O7两种陶瓷为研究对象,
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多铁性材料因其丰富的物理内涵与广阔的应用前景,受到材料科学和凝聚态物理领域的广泛研究与关注。本学位论文以LaRNiMnO6(R为稀土)和Pr(SrxCa1-x)2Mn2O7两种陶瓷为研究对象,系统研究了其制备、晶体结构以及物理性能,并探讨了结构与物理性能之间、各种物理性能之间的关联,获得如下主要结论。LaRNiMnO6具有与La2NiMn06相同的单斜结构,结合磁性分析,其空间群被确认为B位Ni2+和Mn4+有序排列的P21/n。该体系均为铁磁体,铁磁性起源于Ni2+-O-Mn4+的超交换作用。在铁磁居里温度TC以下测得磁滞回线,其中A位离子半径通过影响键角而对铁磁居里温度Tc产生显著影响,TC随A位离子半径的减小而单调下降。介电性能分析揭示该体系的介电响应与载流子在Ni2+和Mn4+之间的跃迁有关,且其介电常数在TC附近具有明显的介电异常,这暗示着其磁性和介电性之间存在关联。通过研究外加磁场条件下的介电性能,可以观察到明显的磁介电效应,且最大的磁介电系数可达-7.7%,这种磁介电效应可能同时来自本征和非本征贡献。通过长时间高温烧结,可以获得具有稳定R-P层状结构的Pr(SrxCa1-x)2Mn207陶瓷。全谱拟合结果显示,空间群应为极性的Cmc21或是非极性的Cmcm,其中Cmc21是Cmcm的一个子群,需要更精确的实验分析方能最终定论。通过DSC、变温XRD和介电温谱发现,该体系中存在两个与电荷有序相关的相变点,相变温度接近室温且相变过程具有弥散性。Sr2+离子置换量对其相变行为有显著影响,相变温度T1随Sr2+置换量x的增大逐渐向低温方向移动,而相变温度T2则随x的增大呈现先降低后升高的趋势。该体系具有弱铁磁性,磁结构为CE型反铁磁构型,其反铁磁奈尔温度TN在130 K～170 K范围,实验在x=0.1处获得最佳的磁性能。低温段的M-T曲线具有自旋冻结行为,表明铁磁作用与反铁磁作用之间的相互竞争,其铁磁性来源于Mn3+-O-Mn4+双交换作用。
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