国家自然科学基金(11174069)
- 作品数：12 被引量：7H指数：1
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- 磁性材料磁有序的分子场来源
- 2017年
- 对于磁性材料磁有序能的来源,即外斯分子场来源,本文提出一个模型:在磁性金属和合金中的相邻离子实之间,以及磁性氧化物的相邻阴阳离子间,其外层轨道上高速运动的电子分别有一定概率形成三种不同的状态.1)具有一定寿命的自旋相反的电子对,称为外斯电子对(WEP);2)距离很近且自旋方向相同的电子,容易发生互相交换,交换前后电子的自旋方向保持不变;3)当一个离子外层轨道有2个电子,其相邻的离子外层轨道只有1个电子时,前者多出的电子可以跃迁到后者的轨道上,并且保持自旋方向不变.我们认为,WEP两个电子间的静磁吸引能是分子场(即磁有序能)的主要来源.进而,推导出WEP的能量表达式、两电子的平衡间距和最大间距,探讨了在几种钙钛矿结构锰氧化物中形成外斯电子对的概率,用以解释居里温度附近晶格常数随温度变化的特点.结果表明这个模型是合理的.
- 齐伟华李壮志马丽唐贵德吴光恒胡凤霞
- 热处理对钙钛矿锰氧化物La0.95Sr0.05MnO3离子价态和磁结构的影响被引量：1
- 2016年
- 对于磁性氧化物的磁有序,传统的观点用超交换相互作用(SE)和双交换相互作用(DE)模型进行解释,其出发点都建立在全部氧离子是-2价的基础上.例如,对于LaMnO_3,认为其中的La和Mn都处于+3价,用SE模型解释相邻Mn^(3+)离子间的反铁磁序;当以二价的Sr离子替代一部分La离子后,认为等量的Mn^(3+)离子变为Mn^(4+)离子,用DE模型解释相邻Mn^(3+)和Mn^(4+)离子间的铁磁序.然而,事实上在氧化物中存在一部分负一价氧离子.Cohen[Nature 358 136]利用密度泛函理论计算了BaTiO_3的价电子态密度,结果得到只有Ba离子的化合价与传统观点相同,为+2价;而Ti和0分别为+2.89价和-1.63价,不是传统观点的+4价和-2价,但是与多年来关于氧化物电离度的研究[Rev.Mod.Phys.42 317]和X射线光电子谱(XPS)的研究结果相符合.本文经过不同热处理条件制备了名义成分为La_(0.95)Sr_(0.05)MnO_3的三个样品,通过对样品的XPS分析,发现样品中不存在Mn^(4+)离子,只存在Mn2+和Mn^(3+)离子,平均价态随热处理程序的增加而升高.尽管三个样品有相同的晶体结构,但磁矩明显不同.对于这样的性能,不能用SE和DE模型解释其磁结构.利用本课题组最近在研究尖晶石结构铁氧体磁有序过程中提出的O 2p巡游电子模型解释了这种现象,利用样品在10 K的磁矩估算出的Mn离子平均价态变化趋势与XPS分析结果一致.O 2p巡游电子模型的出发点建立在氧化物中存在一部分负一价氧离子的基础上,这是其与SE和DE模型的根本区别.
- 武力乾齐伟华李雨辰李世强李壮志唐贵德薛立超葛兴烁丁丽莉
- 关键词：钙钛矿锰氧化物晶体结构X射线光电子谱
- 微量K掺杂对样品La_(0.75)Sr_(0.25-x)K_xMnO_3的磁性、电输运及室温磁电阻的影响被引量：1
- 2016年
- 采用溶胶-凝胶方法制备了系列样品La_（0.75）Sr_（0.25-x）K_xMnO_3（x=0.00,0.05,0.07,0.10）。对系列样品进行了相结构、磁性和电输运性质的研究。XRD数据表明：系列样品具有完整的钙钛矿锰氧化物结构。通过对磁性和电阻率的研究发现：与双交换作用相比,A位离子的无序度2对样品的磁性和电输运的影响起主要作用。随掺杂量的增加,磁电阻的峰值逐渐增大;峰值温度逐渐下降,更接近室温。在210-280 K的温区内,磁电阻基本保持稳定。这些结果都有利于磁电阻的实际应用。
- 户立春
- 关键词：磁电阻温度稳定性
- 热处理温度对La_(0.75)Sr_(0.25)Mn_(0.95)Δ_(0.05)O_3中B位空位含量的影响
- 2014年
- 为了解决在空气条件下热处理温度和次数对含有B位空位锰氧化物La0.75Sr0.25Mn0.95Δ0.05O3中氧含量影响的物理问题,采用改进的溶胶凝胶法,成功制备了名义成分为La0.75Sr0.25Mn0.95Δ0.05O3的钙钛矿锰氧化物材料,先后对样品在973,107 3,127 3,147 3K进行了4次热处理,对其结构和磁性进行了研究.结果表明,经973K热处理后样品晶粒表面明显缺氧,导致其中存有碳元素;经过后3次热处理,样品的氧含量逐渐增加,从正分到过剩.结合晶体缺陷热平衡理论,氧含量过剩时,实际上形成了B位含有空位的AB1-Δ-zO3型钙钛矿结构.
- 纪登辉李秀玲胡明哲张聪敏曾志伟
- 关键词：钙钛矿锰氧化物空位溶胶凝胶法
- 典型磁性材料价电子结构研究面临的机遇与挑战被引量：1
- 2020年
- 目前在磁性材料磁有序现象研究中广泛使用的交换作用、超交换作用和双交换作用模型形成于1950年代及其以前,这些模型都涉及材料中的价电子状态,但那时还没有充分的价电子状态实验依据.1970年代以来,有关价电子结构实验结果的报道越来越多,这些实验结果表明传统的磁有序模型需要改进.首先,大量电子谱实验表明,在氧化物中除存在负二价氧离子之外,还存在负一价氧离子,并且负一价氧离子的含量可达30%或更多.这说明以所有氧离子都是负二价离子为基本假设的超交换和双交换作用模型需要改进.其次,一些实验证明,铁、钴、镍自由原子的一部分4s电子在形成铁磁性金属的过程中变成了3d电子,这为探讨金属磁性与电输运性质的关系提供了依据.此外,即使在现代的密度泛函计算中,仍不能给出磁性交换作用能的函数表达式,只能采取各种不同模型进行模拟计算,从而使磁性材料的模拟计算遇到严重困难.寻求一个磁有序能的函数表达式可能是解决这个困难的途径.这些研究表明磁性材料价电子结构研究面临着重大的机遇与挑战.本文首先介绍一些典型的实验例证,然后介绍了基于这些实验结果的一套典型磁性材料的磁有序新模型,随后介绍了基于新模型的磁性材料价电子结构与旧模型的主要区别,最后指出了未来研究工作面临的挑战.
- 唐贵德唐贵德李壮志马丽吴光恒
- 关键词：光电子谱
- 钙钛矿锰氧化物La_(2/3)Sr_(1/3)Fe_xMn_(1-x)O_3的结构与磁性研究被引量：1
- 2014年
- 本文利用溶胶-凝胶法制备了名义成分为La_(2/3)Sr_(1/3)Fe_xMn_(1-x)O_3(x=0.0,0.1,0.2,0.3,0.5)的系列样品,样品先后经过773,873,1073 K热处理,热处理时采用缓慢升温方式,X射线衍射分析表明,该系列样品均为单相钙钛矿结构,空间群为R3c,利用X'Pert HighScore Plus软件计算了样品的晶粒尺寸、晶格常数、晶胞体积及键长、键角,利用物理性能测量系统测量了样品的磁性,发现样品在10K的磁矩随掺杂量的增加而减小,但存在两个明显不同的变化区域:从x=0到x=0.2时,平均每个分子的磁矩从2.72μB迅速下降到0.33μB,居里温度从327 K下降到95 K,下降了232 K;而从x=0.2到x=0.5时,平均每个分子的磁矩从0.33μB缓慢下降到0.05μB,居里温度从95K下降到46K,只下降了49K,我们认为Fe与Mn离子磁矩反平行是样品磁矩随Fe掺杂量增加而下降的原因之一。
- 杨虹齐伟华纪登辉尚志丰张晓云徐静郎莉莉唐贵德
- 关键词：钙钛矿锰氧化物溶胶-凝胶法磁性
- Na、K、Ag掺杂对La_(0.60)Sr_(0.40)MnO_3材料晶体结构、磁性和电输运性质的影响
- 2015年
- 利用溶胶-凝胶法制备了稀土锰氧化物La0.60Sr0.40-xNaxMn O3(x=0、0.10、0.15、0.20、0.30、0.33、0.35)、La0.60Sr0.40-xKxMn O3(x=0、0.15、0.20、0.30)、Agδ-La0.60Sr0.40-xAgx-δMn O3(x=0、0.15、0.20、0.25、0.30)系列多晶样品。研究发现Na+、K+、Ag+取代部分Sr2+后,当掺杂量x≥0.15时,Na、K、Ag系列样品的晶胞体积均随掺杂量x增加而单调变大,样品居里温度随Na、K、Ag掺杂量x的增加而降低;当Na、K、Ag含量较小时,三个系列样品的电阻率峰值随掺杂量x的增加而减小,当x>0.20时,样品的电阻率峰值随x的增加而增大。对其微观机理进行了讨论,认为相对于替代离子半径,Mn4+与Mn3+离子对数目之比Rn是影响材料以上性质的主要原因。
- 赵福伟岳彩霞丁东李爱君
- 关键词：锰氧化物掺杂晶体结构磁性电输运性质
- La_(0.6)Sr_(0.15)Na_(0.1)□_(0.15)MnO_3+xAgNO_3复合体系的结构、磁性及磁电阻的温度稳定性研究被引量：1
- 2013年
- 采用固相反应法制备了La0.6Sr0.15Na0.1□0.15MnO3+xAgNO3(x=0.08、0.16、1.00,x为物质的量比,□代表空位)系列复合材料样品,对复合样品的相结构、磁性质及其磁电阻效应进行了研究。通过相结构的研究发现:复合样品近似呈现La0.6Sr0.15Na0.1□0.15MnO3/Ag/Mn3O4的特殊复合结构。通过对磁电阻的研究发现:复合样品不同程度地提高了母体样品的MR峰值,降低了峰值温度,使其更接近室温。在204～280K的温度范围内和1.8T外磁场作用下,当x=0.08时,MR保持在(4.70±0.25)%;x=0.16时,MR保持在(7.20±0.28)%。所以,复合样品较之母体样品,磁电阻的温度稳定性有了很大提高。
- 户立春赵宏微唐贵德
- 关键词：磁电阻钙钛矿锰氧化物温度稳定性
- 尖晶石铁氧体Ti_xNi_(1-x)Fe_2O_4中阳离子分布和Ti离子磁矩的实验研究被引量：1
- 2015年
- 采用固相反应法制备了系列样品TixNi1-xFe2O4(x=0.0,0.1,0.2,0.3,0.4).室温下的X射线衍射谱表明样品全部为(A)[B]2O4型单相立方尖晶石结构,属于空间群Fdˉ3m.样品的晶格常数随Ti掺杂量的增加而增大.样品在10 K温度下的比饱和磁化强度σS随着Ti掺杂量x的增加逐渐减小.研究发现,当Ti掺杂量x 0.2时,磁化强度σ随温度T的变化曲线出现两个转变温度TL和TN.当温度低于TN时,磁化强度明显减小;当温度达到TL时,dσ/d T具有最大值.σ-T曲线的这些特征表明,由于Ti掺杂在样品中出现了附加的反铁磁结构.这说明样品中的Ti离子不是无磁性的+4价离子,而是以+2和+3价态存在,其离子磁矩的方向与Fe和Ni离子的磁矩方向相反.利用本课题组提出的量子力学方势垒模型拟合样品在10 K温度下的磁矩,得到了Ti,Fe和Ni三种阳离子在(A)位和[B]位的分布情况,并发现在所有掺杂样品中,80%的Ti离子以+2价态占据尖晶石结构的[B]位.
- 徐静齐伟华纪登辉李壮志唐贵德张晓云尚志丰朗莉莉
- 关键词：尖晶石铁氧体晶体结构磁性
- 金属价电子结构对磁性和电输运性质的影响被引量：1
- 2017年
- 本文以原子物理学中电子按能级分布理论为基础,提出一个关于金属磁性的新的巡游电子模型:在形成金属的过程中由于受到电子间泡利排斥力的作用,Fe,Ni,Co原子的大部分4s电子进入3d轨道,只有一少部分4s电子成为自由电子;最外层3d轨道的电子有一定概率在离子实间巡游,形成巡游电子;其余的3d电子为局域电子.因此,由Fe,Ni,Co金属的平均原子磁矩实验值2.22,0.62和1.72μB,计算出Fe,Ni,Co金属中平均每个原子贡献的自由电子数目为0.22,0.62和0.72,从而解释了为什么Fe,Ni,Co金属的电阻率依次减小.应用这个模型计算出的平均每个原子的3d电子数为7.78,9.38和8.28,与金属能带论计算结果 (7.4,9.4和8.3)比较接近,但是本文的方法更加简单、有效,易于理解.这为进一步澄清金属与合金的价电子结构提供了新思路.
- 齐伟华马丽李壮志唐贵德吴光恒
- 关键词：电输运磁性
