固体缺陷与电荷有序的力学谱研究

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低频扭摆、音频簧振动、超声衰减等是常见的力学谱测量工具。由这些工具所测得的力学谱可用来研究单晶和多晶材料中的相变和微观单元如点缺陷、位错、晶界、畴界的动力学行为。本篇博士论文展示了我们对固体材料的缺陷和电荷有序所作的力学谱研究工作,相关力学谱都是通过利用音频簧振动测量手段获得的。  我们制备了γ-Na0.66CoO2陶瓷样品,用音频内耗仪对样品进行了力学谱测量,温度范围从高温450K左右到液氮温区。经过氧气退火的样品在427K附近随温度的降低模量出现了台阶式的上升,我们认为该现象对应于钠原子有序无序相变。接着我们对样品的低温谱也进行了考察,氧气退火过的样品在240K到室温范围内耗不随温度变化而在240K以下时观察到内耗随温度持续下降的现象,我们认为240K附近的该变化对应于钠原子的动性冻结转变。未经氧气处理的样品在低温也观察到类似的现象。然而未经氧处理的样品在160K附近还出现了一个叠加的内耗峰,该峰经过氧退火即会消失。我们认为该内耗峰对应于氧空位附近钠原子的偏心跳跃弛豫过程。  我们制备了La1-x SrxFeO3(x=0.50,0.55,0.60,0.67)系列样品,并测量了液氮温区到室温范围的音频力学谱。所有组分在240K附近都能观察到的一个内耗峰,该内耗峰在发生电荷有序相变的样品中更为显著,并且强度随着Sr替代量的降低而逐渐减弱。这个峰和伴随着它的模量持续软化过程我们认为应该是由电荷有序的涨落通过电声耦合的方式导致的。随着温度的降低,我们观察到x=0.67和0.60的样品模量在电荷有序相变温度200K附近出现了一个台阶式的剧烈变化并且伴随着内耗的迅速下降。我们认为这个反常的力学谱现象可以作为电荷有序相变的一个指示性特征。在x=0.60,0.55和0.50的样品中,我们还在160K附近观察到另一个内耗峰,该峰在x=0.5时最为显著并且它的强度随Sr含量的增加而降低。我们认为该峰对应于无序电荷的动性冻结转变。  我们还对部分Sr替代的Pr(Ba1-xSrx)2Cu3O7-δ(x=0,0.05,0.1,0.2,0.3,0.4)系列陶瓷样品进行了音频力学谱的测量和分析。Pr(Ba1-xSrx)2Cu3O7-δ系列的力学谱和YBa2Cu3O7-6系列的力学谱大体相似,除了晶体结构随着Sr替代量的提高显示出不同的变化。Pr(Ba1-xSrx)2Cu3O7-δ样品的250K附近出现的内耗峰的强度随着Sr的增加而下降。我们认为该内耗峰可能是CuOx链层氧原子动性冻结过程和CuO5正方棱锥的动性冻结过程共同引起的。
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