PDF《孙晓东 徐宝 吴鸿业 曹凤泽 赵建军 鲁毅》

A 表示碱土元素, 如Sr, Ba, Ca 等) 由于材料的晶体结构以及磁、 电和 热性质之间的复杂关系而展现了丰富的物理现象, 例如, 庞磁阻 (colossal magnetoresistance, CMR) 效应[6] 、Gri?ths 相(Gri?ths phase) [7?9] , 磁热效应 (magnetocaloric e?ect, MCE) [1,2,10] 等. 目 前主要以 ABO3 型[11,12] (即(R, A)n+1MnnO3n+1 (n = ∞)) 立方钙钛矿锰氧化物作为磁致冷材料的 主要研究对象, 而对双层钙钛矿锰氧化物 A3B2O7 型(即(R, A)n+1MnnO3n+1 (n = 2))化合物研究的 较少, 对CMR 效应和 MCE 之间, 以及金属 -绝缘 特性和高温部分的导电方式与系统内部磁性之间 的关联问题, 仍有待深入研究. 本文主要研究掺杂 稀土元素 Tb 对双层钙钛矿 La4/3Sr5/3Mn2O7 的磁 熵变和电性的影响.

2 实验方法 按化学计量比称量纯度大于 99.9% 的原料 La2O3, Tb2O3, MnCO3 和SrCO3, 通过固相反应 ? 国家自然科学基金 (批准号: 11164019, 51562032)、 内蒙古自治区科学基金 (批准号: 2015MS0101, 2015MS0109) 和包头市科学技 术局产学研合作重点项目 (批准号: 2014X1014, 2015Z2011) 资助的课题. ? 通信作者. E-mail: [email protected] ?

2017 中国物理学会 Chinese Physical Society http://wulixb.iphy.ac.cn 157501-1 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 66, No.

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157501 法合成 (La1?xTbx)4/3Sr5/3Mn2O7 (x = 0, 0.025) 多晶样品. 将选用的氧化物在玛瑙研钵中混合充 分, 研磨后在

1000 ? C 下预烧

12 h, 重复上述步骤, 研磨并用压片机制得直径约

10 mm、 厚度约

2 mm 的圆形薄片;

将片状样品放到卧式烧结炉中, 在1350 ? C 的空气中烧结

24 h 后随炉冷却. 得到外 观坚硬而无裂痕的高质量样品. 使用 X 射线衍射 仪(X-ray di?raction, XRD) 测量块状样品的结构. 样品磁性(M-T, M-H) 是由美国Quantum Design 公司设计的物性测量系统的振动样品磁强计选件 测得. 零磁场和

1 T 磁场下电阻率与温度的关系曲 线(ρ-T)采用直流四端法测得.

3 结果与讨论 图1为锰氧化物(La1?xTbx)4/3Sr5/3Mn2O7 (x = 0, 0.025) 精修拟合后的 XRD 谱. 由图

1 可知, 两种多晶样品没有明显的杂峰, 均为单相双层 钙钛矿锰氧化物, 属于典型的 Sr3Ti2O7 型四方结 构, 空间群为 I4/mmm. 表1列出了两种样品的晶 格参数和 c/a 的值, 用半径较小的 Tb3+ 离子掺杂, 没有使样品结构发生明显的改变, 但样品的晶格参 数a, c和c/a的值减小, 晶胞体积发生了收缩. 在外加磁场为

50 mT 时, (La1?xTbx)4/3Sr5/3 Mn2O7 (x = 0, 0.025) 样品的 M-T 曲线如图

2 所示. 由图

2 可知,

370 K 以上, 样品零场冷却 (ZFC) 曲线和带场冷却 (FC) 曲线基本重合, 磁化强度变 化趋势平缓, 表现出顺磁性. 随着温度的降低, 两样 品的磁化强度开始变大, 表现出铁磁性, 由dM/dT 可知,

250 K 和240 K 分别为两样品的二维短程铁 磁有序温度 (T2D c ), 这一温度是由各向异性交换相 互作用中双层内的交换相互作用引起的, 样品的三 维长程铁磁有序温度(T3D c )分别为125 K和104 K, 不同于 T2D c , T3D c 是由双层间的交换相互作用引起 的[13,14] , 在此温度点附近, 样品铁磁性开始显著增 图1(La1?xTbx)4/3Sr5/3Mn2O7 (x = 0, 0.025) 样品的 XRD 谱Fig. 1. XRD patterns of the sample (La1?xTbx)4/3- Sr5/3Mn2O7 (x = 0, 0.025). 表1(La1?xTbx)4/3Sr5/3Mn2O7 (x = 0, 0.025) 样品 的晶格参数和 c/a 的值 Table 1. The crystal parameters and c/a of (La1?xTbx)4/3Sr5/3Mn2O7 (x = 0, 0.025). x a/nm c/nm V /nm3 c/a