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《Mn摻雜SmFeO3的磁性研究.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在工程資料-天天文庫。
1、Mn摻雜SmFeO3的磁性研究本實驗采用傳統(tǒng)固相燒結工藝制備了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構、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度隨著摻雜量的增加而減小。樣品的磁轉變溫度隨著摻雜量的升高而逐漸降低。人們對鈣鈦礦型AB03氧化物的結構特征、電磁性質等方面的探索和研究始于上個世紀50年代[1],但是受限于當時的測試條件以及受關注程度較小，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(CMR),才使得鈣鈦礦型氧化物得到廣泛的關注和深入研究。RIPO3系列由于磁性和鐵電性來源于同一結構可能會產(chǎn)生較強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)出人們期望中的強的磁電耦合，因此我們希望通過其他方法來增強它的耦合。金屬離子摻雜是最直接也是最有效的增強磁電耦合的方法之一。文獻報道Mn摻雜YFeO3中出現(xiàn)了低溫反鐵磁向高溫弱鐵磁轉變的相變，并認為這一相變可以用雙交換機制以及Jahn?CTeller效應來解釋。Mn摻雜還可能
3、會導致磁轉變溫度的降低，考慮到該類材料中，在磁轉變溫度附近往往會出現(xiàn)較明顯的磁電效應。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行配比有可能會產(chǎn)生強烈的磁電耦合。?、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溫度范圍內預燒結6h,然后在10MPa的
4、壓強下壓成直徑為10mm的圓片，最后在1300-1380°C空氣中燒結10h二、實驗結果與討論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標準譜(JADE39-1490)對照Z后，將這些峰的密勒指數(shù)標出。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構。分析原因主耍有以下兩點：(1)Mn3+跟Fe3+具有相同的化合價;(2)Mn3+(r=0.66nm)離子半徑跟Fe3+(r=0.64nm)離子半徑非常接近，所以樣品的結構也相似
5、。2?樣品的磁性測量結果圖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不是嚴格對稱的，這可能是Mn的摻入改變了樣品的磁結構，Mn3+和Fe3+綜合作用的結果。此外,對比所有回線我們可以看出，隨著Mn摻雜量的增加，樣品的飽和磁化強度隨之降低。我們認為，這是因為隨著Mn摻雜量的增加，血3+-0-1七3+的反鐵磁作用減弱的結果［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，這一結果與文獻報道相一致［3］o分析原因，我們認為在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，當摻雜量為0.2時自旋重組現(xiàn)象消失，我們初步認為這是由于Mn摻雜破壞了材料中Fe-0-Fe的反鐵磁作用。三、小結用傳統(tǒng)的固相燒結法制備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構。磁性測量結果顯示，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，我們認為這是Fe3+和Mn3+綜合作用的結果。同吋，隨著Mn摻雜量的增加樣品的奈爾溫度不斷降低，我們認為這是由于Mn的摻入Fe-0-Fe反鐵磁作用減弱的結果。參考文獻：1]E.0.Wollan,andW.C.Koehler,Phys.Rev.100,545(1955).10,L329(1977)?[3]P?Mandal,V.S
8、.Brinu,Y?Sundarayj^a,C?Naroyeina,A.Sundaresan,andC.N.R.Rao,Phys.Rev.
