新型溶胶-凝胶工艺制备La0.5Ca0.5MnO3薄膜及性能分析

鉴于以醇盐为原料溶胶-凝胶制备La0.5Ca0.5MnO3薄膜工艺中存在诸多苛刻因素,本文以无机盐为原料采用溶胶-凝胶工艺在SiO2/Si(100)衬底上制备了La0.5Ca0.5MnO3薄膜.并用XRD、SEM和TEM等分析手段对薄膜进行了表征,通过不同磁场下电阻-温度(R-T)曲线,研究了样品的磁电阻(CMR)效应...     

La2/3Sr1/3MnO3掺杂RE(RE=Pr、Eu、Y、Tb)的结构、红外及磁学性质

采用空气中固相反应烧结法制备了一系列钙钛矿结构的(La1-xREx)2/3Sr1/3MnO3(RE=Pr、Eu、Y、Tb;x=0、0.3或0.4)掺杂稀土锰氧化物多晶样品.X射线衍射(XRD)分析表明随着RE离子半径的减小,样品XRD的衍射峰位置普遍向高角度偏移,2θ增大0.02～0.62°.扫描电镜(SEM)观测的结果表明掺杂RE离子的半径越小,形成多晶样品的晶粒越小,未掺杂RE的La2/3Sr1/3MnO3在所有的样品中晶粒最大.红外吸收光谱测量发现样品在599～629cm-1范围出现了吸收峰并且峰的位置随掺杂RE离子半径的减小而向低频方向偏移.样品的磁性质测量表明掺杂稀土离子的半径及磁矩对材料的磁电阻有明显影响.     

Bi0.9Ho0.1Fe0.95Cr0.05O3陶瓷制备及表征

采用传统固相反应法成功制备了Bi0.9Ho0.1Fe0.95Cr0.05O3(BHFCO)陶瓷。X射线衍射物相分析(XRD)表明,制备的BHFCO为纯相,具有菱方钙钛矿结构,属于R3c空间点群,晶格参数较块体BFO有所减小。介电常数与温度的关系曲线及差示扫描量热分析表明,BHFCO陶瓷具有明显介电弛豫特性,并在315℃附近存在反铁磁-顺磁相变。铁电测试表明BHFCO陶瓷具有饱和的室温电滞回线,剩余极化值为20.25μC/cm2。X射线光电子能谱分析(XPS)表明BHFCO陶瓷中Fe元素仅以Fe3+形式存在。磁性测试表明BHFCO陶瓷具有饱和的室温磁滞回线,饱和磁化场强为2.290A·m2/kg,剩余磁化强度为0.476A·m2/kg。     

La0.67-xCa0.33MnO3系列样品的磁热效应

用溶胶-凝胶法制备了不同空位浓度掺杂的La0.67-xCa0.33MnO3系列样品(x=0.00,0.02,0.06,0.10),用扫描电子显微镜(SEM)观察了样品的形态和颗粒大小,X射线衍射实验结果显示样品为单相钙钛矿结构,用振动样品磁强计(VSM)测量了样品的磁化强度随温度变化的M-T曲线和起始磁化M-H曲线.研究了空位浓度对样品的居里温度Tc和磁熵变的影响.结果表明,空位浓度的掺杂将样品的居里温度Tc提高至室温附近,磁熵变得到增强.对于经历了一级相变的样品La0.67-xCa0 33MnO3(x=0.02),在居里温度Tc(277 K)附近和1T外磁场下,最大磁熵变达到了2.78 J/(kg·K).     

B位的Fe掺杂对LaMnO3电磁特性的影响

通过测量样品的M-T曲线、ESR曲线、ρ-T曲线和MR-T曲线,研究了Fe掺杂(x=0.05,0.10,0.20,0.30,0.40)对LaMnO3磁电性质的影响.实验结果表明:随掺杂浓度的增加,体系的TC单调下降,所有掺杂样品均有铁磁-顺磁(FM-PM)相变,但均无金属-绝缘体(IM)转变.这些结果归因于Fe掺杂引起Fe3 与Mn3 之间的双交换作用和J-T畸变.     

MnO2对Ba(Mg1/3Nb2/3)O3微观结构和微波介电性能的影响

研究了MnO2助烧剂对Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的微观结构和微波介电性能.MnO2可以有效地使Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的致密化温度由1550℃降低到1400℃左右.随MnO2掺量的增加,Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的12超晶格衍射峰的强度减弱,但是没有第二相出现.1400℃烧结4h陶瓷的晶粒尺寸在1.5μm左右.MnO2的掺入改善了Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的微波介电性能,MnO2掺量为1%mol的Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷具有最好的微波介电性能εr≈31.5,Qf=68000,τf=3.11×10-5/℃,这可归功于陶瓷具有相当高的相对密度.     

用内耗技术研究La0.7Pb0.3MnO3巨磁电阻材料

用低频扭摆法在多功能内耗仪上测量了巨磁电阻材料La_0.7Pb_O.3MnO₃(LPMO)的温度内耗谱和弹性模量.结果表明,内耗峰位与测量频率无关,并且峰高与频率成反比,弹性模量在对应的内耗峰处有明显的转折,内耗峰表现为相变峰的特征.结合电阻和磁化率的测试,解释了内耗和电阻-温度曲线的双峰现象,高温内耗峰和高温电阻峰与居里温度有很好的对应,来源于顺磁半导体向铁磁金属的转变,低温内耗峰和磁化率的单调下降来源于铁磁相分离过程,而较大的低温电阻峰部分来源于相分离过程.     

颗粒表面覆Cu的La2/3Ca1/3MnO3复合颗粒系统中的低场高磁电阻效应

用化学方法将Cu有关的材料引入到La2／3Ca1／3MnO3颗粒表面以形成复合颗粒系统．低磁场(0．3T)下磁电阻与温度关系测量表明，伴随着Cu有关材料的引入，磁电阻图像发生了明显变化．对纯La2／3Cal／3MnO3颗粒系统，磁电阻随温度降低而单调增加；而对复合颗粒系统，磁电阻最明显的特征是绝缘体-金属转变温度附近表现出尖的磁电阻峰，且有较高的磁电阻值．结合低场磁化实验对实验结果进行了讨论．     

微波烧结LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2电磁场与温度场的仿真模拟

分析了微波烧结的原理和特点,利用COMSOL Multi-physics模拟软件对矩形微波炉进行了仿真模拟,研究了微波烧结正极材料LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2时电磁场与温度场的分布,测量了粉末样品LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2的介电常数,并与模拟结果相对照.研究表明:微波在烧结LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2样品时,炉腔内电磁场的分布受到影响,微波炉内表面的电场强度减弱;材料内部温度场的分布不均匀,材料的下半部分温度较高;同时,在仿真模拟计算过程中,求得LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2在微波中烧结到不同温度时的能量损耗,根据李赫德涅凯法则计算出其对应的相对介电常数,发现在20~620℃,相对介电常数随温度的上升而变大.根据实验测得的复合介电常数,求出对应温度点LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2的相对介电常数.利用Origin对仿真模拟计算和实验求得的两组相对介电常数数据进行拟合对比,发现实验求得的LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2的相对介电常数与仿真模拟计算所得数据趋势吻合.     

La0.67-xNdxSr0.33MnO3体系的磁性和电性

通过M-T曲线,ESR曲线,红外光谱,拉曼光谱,P-T曲线和MR-T曲线的测量,研究了La0.67-xNdxSr0.33MnO3(x=0.10,0.20,0.30,0.40,0.50)样品的磁电性质.实验结果表明:随着Nd掺杂的增加,样品的磁结构从长程铁磁有序向自旋团簇玻璃态、反铁磁态转变;当x=0.30、0.40时发生相分离,且x=0.40样品的ZFC曲线随温度升高在160K左右突然跌落,出现少见的"肩膀";样品的电行为随着Nd掺杂的增加发生变化.样品的磁电行为和CMR效应来源于Nd掺杂引起的次晶格不同耦合和与自旋相关的界面隧穿效应.     

Martensitic phase transformation in single crystal Co<Subscript>5</Subscript>Ni<Subscript>2</Subscript>Ga<Subscript>3</Subscript>

The magnetic, thermal, and transport properties of martensitic phase transformation in single crystal Co₅Ni₂Ga₃ have been investigated. The single crystal Co₅Ni₂Ga₃ shows martensitic transformation at 251 K on cooling and 254 K on warming. Large jumps in the temperature-dependent resistance curve, temperature-dependent magnetization curve, and temperature-dependent thermal conductivity curve are observed at martensitic transformation temperature (T _M). Negative magnetoresistance due to spin disorder scattering was observed in Co₅Ni₂Ga₃ single crystal at all temperature range. The temperature-dependent negative magnetoresistance shows a peak at T _M, which indicates that the spin disorder increases in the process of phase transition. Co₅Ni₂Ga₃ sample exhibits a temperature dependence of thermal conductivity κ(T) (dκ/dT > 0) due to electrons being above temperature 100 K.     

Al3+离子替代La0.67Ca0.33MnO3体系的结构和输运行为研究

系统研究了Mn位替代的La0.67Ca0.33Mn1-xAlxO3体系的结构和输运特性.结果表明,随Al3+替代含量的增加,在整个替代范围内,晶胞体积表现出单调减小的规律.而体系的电阻率急剧增加,绝缘体-金属转变温度TIM向低温方向移动,且与Al3+替代含量存在线性关联.对少量Al3+替代含量,在T＞TIM的高温区域体系的输运特性满足热激活模型,在T＜TIM的低温区域满足金属输运行为.这种输运行为随Al3+替代的变化特征,可从Al3+离子对Mn3+-O2--Mn4+双交换通道的破坏和所导致的晶格畸变方面给予解释, Al3+替代改变了电子的局域环境,进而影响到体系的输运行为.     

Polar nanodomains and relaxor behaviour in (1 − x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3–xPbTiO3 crystals with x = 0.3–0.5

Phase transitions and dielectric properties of the (1 − x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃–xPbTiO₃ crystals with x = 0.3–0.5 are studied. The solid solutions in this composition range are shown to be relaxor ferroelectrics. The crystals with low x demonstrate a diffused maximum in the temperature dependences of the dielectric permittivity at T_m. T_m varies with frequency according to the Vogel–Fulcher law. The polarizing microscopy investigations reveal a first-order phase transition from the relaxor phase to the low-temperature ferroelectric phase at T_C, which is several degrees below T_m. The permittivity peak in the crystals with x = 0.5 is sharp, and T_m is equal to T_C and does not depend on frequency, as is typical of the transition from a ferroelectric to an ordinary paraelectric phase. Nevertheless, the relaxor, but not the paraelectric, phase is observed at T > T_m. This conclusion is confirmed by the observation of the temperature behaviour of complex dielectric permittivity at T > T_m, which is typical of relaxors and related to the existence of polar nanodomains.     

不同厚度的La2/3Sr1/3MnO3多晶薄膜输运性质研究

运用磁控溅射的方法,在表面氧化的Si(100)基片上制备了一系列不同厚度的La2/3Sri/3MnO3多晶薄膜.根据对输运的研究,发现存在一个厚度73nm,当t＞73nm的时候,薄膜呈现出与块材类似的输运特点,而当t＜73nm的时候,薄膜的电阻太大以至于薄膜的金属-绝缘体转变温度(Tp)变得不可测量.X射线衍射(XRD)结果显示:在t=73nm附近存在一个结构的转变.这表明La2/3Sr1/3MnO3不同厚度多晶薄膜的输运性质的不同或许来自结构的转变.     

超顺磁性纳米Fe3O4的热分解法制备及表征

以单甲氧基聚乙二醇、对甲苯磺酰氯、邻苯二甲酰亚胺钾等为原料,根据盖布瑞尔合成法原理,合成了一端为氨基的单甲醚聚乙二醇(mPEG-NH2)。并以其为还原剂,聚乙二醇(PEG)为溶剂,利用热分解法制备了水分散性的超顺磁性纳米Fe3O4。采用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、热重分析(TG)、超导量子干涉仪(SQUID)和纳米粒度与Zeta电位分析仪等测试技术对其性能进行表征,实验结果表明,所制得的纳米Fe3O4粒子结晶度高,粒度均匀,分散良好,平均粒径为(12.2±1.6)nm,具有超顺磁性,饱和磁化强度为54 emu/g,在中性水溶液中其表面带正电,Zeta电位为+33 mV。TG测试结果表明,Fe3O4纳米粒子表面有机物的含量约为28%,Fe3O4的产率为57%左右。     

氧化铝基陶瓷复合材料的阻力曲线行为及其抗热震性能

采用压痕-弯曲强度法获得了Al₂O₃-SiC_W和Al₂O₃-TiC_P陶瓷基复合材料的裂纹扩展阻力曲线(R-曲线),并测试了材料的抗热震性能,分析了材料的阻力曲线行为与其抗热震性能之间的内在联系。结果表明:材料的阻力曲线行为与抗热震性之间存在明显的相关性。热震引起材料强度的下降幅度与其阻力曲线的陡峭程度及上升幅度有关。阻力曲线越陡峭,上升幅度越大,抗热震性也越好。其中Al₂O₃-SiC_W复合材料显示出更为优越的抗裂纹扩展能力与抗热震性能。扫描电镜观察及理论分析显示:晶须的拔出与桥联补强增韧机制是产生这一现象的主要原因。     

PbTiO_3/BiFeO_3多层薄膜的铁电性质

用溶胶一凝胶方法在LaNiO3底电极上制备了BiFeO3/PbTiO3多层薄膜.研究了室温下薄膜的结构,铁电性质和漏电流性质,并将其与纯的BiFeO3薄膜的性质进行了比较.从薄膜的XRD模式中可以观察到共存的BiFe3O相和PbTiO3相.通过电滞回线测量发现,在较低的测试电场下,BiFeO3/PbqTiO3多层薄膜表现出反铁电性;而在较强的测试电场下表现出铁电性.相对于纯的BiFeO3薄膜,BiFeO3/PbTiO3多层薄膜能够承受更高的测试电场而获得充分极化,从而表现出较强的铁电性.漏电流特性测试表明,相对于纯的BiFeO3薄膜,BiFeO3/PbTiO3多层薄膜具有更低的漏电流.     

Spin-dependent tunnelling in La0.7Sr0.3MnO3/SrTiO3 superlattices

La_0.7Sr_0.3MnO₃ is predicted to show half-metallic behaviour at low temperature, which gives rise to a metallic character for one spin direction and an insulating character for the other. This 100% polarisation of the conduction band should enhance the spin dependent tunnelling in manganite-based tunnel junctions. La_0.7Sr_0.3MnO₃/SrTiO₃ epitaxial superlattices were grown on LaAlO₃(001) substrates by metal–organic chemical vapour deposition (MOCVD). These multilayers consist of 15 epitaxial bilayers of La_0.7Sr_0.3MnO₃ and SrTiO₃. The junctions were patterned using UV lithography and Ar ion milling to carry out transport measurements in the current perpendicular-to-plane geometry (CPP). A temperature-independent non-linear I–V curve, which is characteristic of a tunnelling conduction mechanism, was observed below 50 K. At higher temperatures, the I–V curves are found to become linear and temperature-dependent. Up to 30 K, a constant tunnel magnetoresistance (TMR) (3%) is measured. The switching field is consistent with the film coercive field (a few 10s of mT). At higher temperatures, the TMR decreases rapidly. This temperature dependence is compared to the expected behaviour of a spin tunnel junction with half-metallic electrodes, with thermal activation or the loss of spin polarisation taken into account.     

锂离子电池正极材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的研究进展

综述了近几年锂离子电池正极材料层状三元过渡金属氧化物LiCoxNiyMn1-x-yO2的研究进展，重点讨论了综合性能优异的LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的电化学性能、结构、制备方法以及存在的不足，LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2与其它商业化正极材料相比具有高容量、热稳定性好、高倍率放电等诸多优异的性能，若能解决循环、存放等问题，将有望成为新一代锂离子电池正极材料。     

67Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-33PbTiO3单晶的微结构与铁电畴

用偏光显微镜(PLM)和透射电镜(TEM)观察了67Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-33PbTiO3单晶的畴结构.在PLM下,光学质量不同的晶体具有不同的畴结构,透明晶体具有毫米尺度的大畴,透明性差的晶体的带状孪生畴宽约为0.1mm;在TEM下,雾状晶体中存在着复杂的微米尺度的孪生畴,而均匀晶体中存在着不规则的微米尺度的180°畴.原位EDS分析表明,在孪生晶体中存在Nb-Ti-Mg-Pb-O非晶相.透明晶体的介电和压电常数显著地高于雾状晶体.讨论了化学不均性对畴结构的影响.