钙钛矿锰氧化物Pr<,0.65>Ca<,0.35>MnO<,3>、Pr<,1-x>Li<,x>MnO<,3>(x=0.15、0.

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本文利用溶胶凝胶法制备了空穴掺杂型钙钛矿锰氧化物Pr0.65Ca0.35MnO3、Nd0.5Sr0.5MnO3和Pr1-xLIXMnO3(x=0.15,0.18),并对其结构和物理性质进行了研究。   对Pr0.65Ca0.35MnO3的XRD分析表明,样品为正交结构,属于Pbnm空间群。对样品低温比热的研究发现,不加磁场时比热中存在着异常大的电子比热线性贡献,这种反常电子比热与样品的宏观导电性是相矛盾的。对样品直流磁性的测量发现,零场降温测量(ZFC)和加场降温测量(FC)的磁化曲线在T=58 K时分离,表现出团簇玻璃态行为;进一步对交流磁化率的测量发现,磁化强度的实部和虚部的磁化强度都是随着温度的升高而下降,峰位右移,这些都是团簇-自旋玻璃态的特征。如果电子能够在铁磁团簇中巡游,或者由自旋玻璃行为而导致样品自旋无序,并且使得费米能级附近的电子能态密度发生变化,这些都有可能造成我们实验中得到异常的电子比热。   对Pr1-xLixMnO3(x=0.15,0.18)的物性进行了测量,研究表明样品是正交结构,属于Pbma空间群。我们对样品的电输运性质和磁性进行了研究,发现在3-305K温度范围内都是绝缘态;ZFC和FC过程测量的磁化曲线表现出与Pr0.65Ca0.35MnO3相似的特征,研究表明样品在低温下是团簇玻璃态。此外,我们对Pr0.85Li0.15MnO3和Pr0.85Li0.18MnO3的磁熵变进行了研究,发现在120-20 K温度范围内两个样品都有较大的磁熵变。当T=40 K和T=98 K时,Pr0.85Li0.15MnO3在5 T外磁场下的磁熵变可达3.03 J/kg·K和3.07 J/kg·K,这种低温磁熵变对低温磁制冷技术有着潜在的应用研究价值。   对Nd0.5Sr0.5MnO3的导热系数和红外透射吸收谱进行了测量。研究发现随着温度降低,样品由铁磁态转变为电荷有序态时,不同磁场下的导热系数随温度的变化曲线在T=132 K分离;在这一温度之下,不加磁场的导热系数小于加5 T磁场的导热系数。对样品的红外透射光谱研究发现,样品经历电荷有序转变后,属于拉伸模式的红外吸收特征峰向低频迅速移动,有效载流子数也随之减少。红外吸收特征峰的移动与Mn离子相对于MnO6八面体的运动有关,也就是与晶格畸变相关的Jahn-Teller效应有关。因此,拉伸模式的红外吸收特征峰向低频移动表明晶格的Jahn-Teller畸变在加剧,通常Jahn-Teller畸变的加剧还会导致电子局域化,这正与我们得到载流子数目减少的实验结果是吻合的。当外加强磁场后,电荷有序被破坏,样品转变为铁磁金属态,而铁磁金属态将会减小Jahn-Teller畸变的程度,这已经被大量实验研究结果所证明。因此我们认为,导热系数在电荷有序转变温度附近的变化与Jahn-Teller畸变有关,正是由于Jahn-Teller畸变的加剧使得导热系数减小。当加强磁场使样品转化为铁磁金属态时,由于Jahn-Teller畸变被抑制,实验得到的导热系数明显大于零磁场下的导热系数。
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