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《Mn摻雜SmFeO3的磁性研究.doc》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、Mn摻雜SmFeO3的磁性研究本實(shí)驗(yàn)采用傳統(tǒng)固相燒結(jié)工藝制備了SmFel-xMnxO3(x=O,0.1,0.2,0.3)多鐵陶瓷樣品，研究不同含量的Mn摻雜對樣品的微觀結(jié)構(gòu)、以及磁性能的影響。X-射線衍射譜顯示樣品均己形成簡單鈣鈦礦相，磁性能測量結(jié)果顯示摻雜后樣品的磁滯回線形狀發(fā)生明顯改變并且飽和磁化強(qiáng)度隨著摻雜量的增加而減小。樣品的磁轉(zhuǎn)變溫度隨著摻雜量的升高而逐漸降低。人們對鈣鈦礦型AB03氧化物的結(jié)構(gòu)特征、電磁性質(zhì)等方面的探索和研究始于上個世紀(jì)50年代[1],但是受限于當(dāng)時(shí)的測試條件以及受關(guān)注程度較小，使得這類材料沉寂了兒十年，直到1993年
2、在鈣鈦礦Lal-xCaxMn03-S系列屮發(fā)現(xiàn)巨磁電阻效應(yīng)(CMR),才使得鈣鈦礦型氧化物得到廣泛的關(guān)注和深入研究。RIPO3系列由于磁性和鐵電性來源于同一結(jié)構(gòu)可能會產(chǎn)生較強(qiáng)的磁電耦合而被人們持續(xù)研究[2],SmFeOS是其典型代表之一。但是目前的研究中SmFeO3并沒冇表現(xiàn)出人們期望中的強(qiáng)的磁電耦合，因此我們希望通過其他方法來增強(qiáng)它的耦合。金屬離子摻雜是最直接也是最有效的增強(qiáng)磁電耦合的方法之一。文獻(xiàn)報(bào)道Mn摻雜YFeO3中出現(xiàn)了低溫反鐵磁向高溫弱鐵磁轉(zhuǎn)變的相變，并認(rèn)為這一相變可以用雙交換機(jī)制以及Jahn?CTeller效應(yīng)來解釋。Mn摻雜還可能
3、會導(dǎo)致磁轉(zhuǎn)變溫度的降低，考慮到該類材料中，在磁轉(zhuǎn)變溫度附近往往會出現(xiàn)較明顯的磁電效應(yīng)。而SmFeO3和SmMnO3都屬于正交晶系，Pbnm空間群，又由于Fe3+和Mn3+離子半徑相近而不會引起晶格發(fā)生明顯變化，如果把這兩種離子按一定比列進(jìn)行配比有可能會產(chǎn)生強(qiáng)烈的磁電耦合。?、樣品的制備采用?趣徹滔啻從i戰(zhàn)岱日票?SmFel-xMnxO3(x=0,0.1,0.2,0.3)陶瓷，選用原料為Fe203(分析純99%)、Sm203(分析純99%)、Sm203(分析純99%)的高純粉末，首先在900°C-1040°C溫度范圍內(nèi)預(yù)燒結(jié)6h,然后在10MPa的
4、壓強(qiáng)下壓成直徑為10mm的圓片，最后在1300-1380°C空氣中燒結(jié)10h二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論1?樣品的物相分析圖1顯示了SmFel-xMnx03在室溫下的X射線衍射圖譜(XRD),經(jīng)與正交晶系的SmFeOS標(biāo)準(zhǔn)譜(JADE39-1490)對照Z后，將這些峰的密勒指數(shù)標(biāo)出。通過對比，我們可以發(fā)現(xiàn)摻雜前的峰和摻雜后的峰能夠很好的吻合，這說明Mn摻雜并沒有改變樣品的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。分析原因主耍有以下兩點(diǎn)：(1)Mn3+跟Fe3+具有相同的化合價(jià);(2)Mn3+(r=0.66nm)離子半徑跟Fe3+(r=0.64nm)離子半徑非常接近，所以樣品的結(jié)構(gòu)也相似
5、。2?樣品的磁性測量結(jié)果圖3顯示的是SmFel-xMnxO3(x=0,0.1,0.2,0.3)陶瓷樣品在室溫下的磁滯回線。從圖中我們可以看出樣品未摻雜前是典型的反鐵磁回線，隨著血的摻入樣品的磁滯冋線呈現(xiàn)出明顯的變化，變化后的冋線類似于鐵磁回線，同吋，我們發(fā)現(xiàn)樣品的+Mr和-Mr不是嚴(yán)格對稱的，這可能是Mn的摻入改變了樣品的磁結(jié)構(gòu)，Mn3+和Fe3+綜合作用的結(jié)果。此外,對比所有回線我們可以看出，隨著Mn摻雜量的增加，樣品的飽和磁化強(qiáng)度隨之降低。我們認(rèn)為，這是因?yàn)殡S著Mn摻雜量的增加，血3+-0-1七3+的反鐵磁作用減弱的結(jié)果［9］。圖4給出了Sm
6、Fel-xMnxO3樣品的M一T曲線,夕卜加磁場為5000e,溫度變化范圍為25-500°C,從圖中可以看出隨著Mn摻雜量的增加，樣品的磁相變溫度向低溫方向移動，這一結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道相一致［3］o分析原因，我們認(rèn)為在Mn摻雜SmFeO3中，隨著Mn摻雜量的增加，F(xiàn)e3+-0-Fe3+的反鐵磁作用減弱，所以樣品的反鐵磁奈爾溫度逐漸降低。另外我們發(fā)現(xiàn)樣品的自旋重組溫度隨著Mn含量的增加也向低溫方向移動，當(dāng)摻雜量為0.2時(shí)自旋重組現(xiàn)象消失，我們初步認(rèn)為這是由于Mn摻雜破壞了材料中Fe-0-Fe的反鐵磁作用。三、小結(jié)用傳統(tǒng)的固相燒結(jié)法制備TSmFel-xM
7、nxO3(x=0,0.1,0.2,0.3)多晶陶瓷樣品。XRD圖譜結(jié)果顯示所冇樣品均已成相，沒冇發(fā)現(xiàn)雜相，Mn摻雜沒有改變樣品的晶體結(jié)構(gòu)。磁性測量結(jié)果顯示，隨著Mn的摻入樣品的磁滯回線發(fā)生明顯改變，并且+Mr與-Mr不對稱，我們認(rèn)為這是Fe3+和Mn3+綜合作用的結(jié)果。同吋，隨著Mn摻雜量的增加樣品的奈爾溫度不斷降低，我們認(rèn)為這是由于Mn的摻入Fe-0-Fe反鐵磁作用減弱的結(jié)果。參考文獻(xiàn)：1]E.0.Wollan,andW.C.Koehler,Phys.Rev.100,545(1955).10,L329(1977)?[3]P?Mandal,V.S
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