论文摘要：锰位掺杂对La0.64(Sr/Ca)0.33MnO3 材料结构及电输运机制的影响

近年来在类钙钛矿结构的稀土锰氧化物RE1-xAExMnO3（其中RE为三价的稀土金属元素，如La、Pr、Nd、Sm或Bi，AE是二价的碱土金属元素，如Ca、Sr、Ba或Pb）中发现的庞磁电阻效应（简称CMR效应）成为国际上的热点研究课题，它不仅在磁传感器器件、磁记录读出磁头及磁随机存储器中具有较大的应用潜力，同时还包含着丰富且深刻的物理内涵，具有重要的基础研究价值。庞磁电阻效应总是出现在居里温度附近，偏离居里温度都会很快降低。由于CMR效应通常只有在高达几个特斯拉的磁场下才出现，而且使用温度也较低，这就限制了此类材料的应用。所以该方面的研究工作主要集中于元素掺杂和材料复合，以提高材料的低场磁电阻和室温磁电阻。镧系稀土锰氧化物La1-xAxMnO3（A=Sr、Ca、Ba等）材料的居里温度一般接近室温，这一特点促进了该材料体系的研究热潮，使其成为最具有应用前景的自旋电子学之一。
本论文重点内容是以稀土空位CMR材料La0.64(Sr/Ca)0.33MnO3为母体，掺杂微量元素（Ti）实现锰位部分离子替代，用传统的高温固相反应法制备了一系列样品，对晶体结构、表面形貌、电特性作了分析。全文主要包括以下内容：
第一、二章分别对磁电阻效应的研究简史、发展现状、产生的相关理论机制作了阐述，着重论述了具有庞磁电阻效应（CMR）的锰氧化物材料的基本性质，包括锰氧化物材料的晶体结构、电子结构，对庞磁电阻效应的几种理论机制作了简单的介绍；第三章介绍了传统的实验样品制备方法－固相烧结法，对于材料结构、形貌特征的表达，对应介绍了常规X射线衍射和环境扫描电镜等测试设备。关于样品的电性能测试，叙述了测电阻常用的标准四探针法。第四章总结样品制备工艺流程，并对样品的相结构、表面形貌进行了测试分析，得出所有样品的XRD衍射结果，表明均为单相，La0.64Ca0.33Mn1-xTixO3（x=0.0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.3）系列样品为正交晶体结构，对应空间群为Pnma。经SEM扫描，样品结晶良好。La0.64Sr0.33Mn1-xTixO3（x=0.0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.3）系列样品在引入掺杂离子和空位后，晶格发生畸变，晶体由正交结构向六方结构转变，结构空间群为（167）；第五章利用液氮低温系统和控温计采集了80K～350K范围内电阻随温度变化的关系（R-T）曲线，分析了样品的电特性。未掺钛的La空位La0.64Ca0.33MnO3样品的零场下电阻-温度（R-T）曲线显示其绝缘－金属转变大约在160K附近，和传统的无空位掺杂的La0.67Ca0.33MnO3样品的260K转变温度点有很大差异，说明A位空位的存在对转变温度有较强的抑制作用。La0.64Sr0.33Mn1-xTixO3系列样品随着钛掺杂量的增加，TP向低温移动。当钛掺杂在x=0.05, 0.1浓度时，曲线明显有单峰出现，分别出现在250K、160K附近，即转变点出现。在测试过程中，Ti掺杂在x＝0.05，当温度控制在340K附近时，R-T曲线出现小小的转折，推测在此温区有新的转变点。