电荷失配效应对电荷有序态影响超声的研究

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1、中困科学技术大学硕士学位论文论文摘要论文摘要过渡金属锰氧化物因其表现出的巨磁阻( C M R ) 效应而得到人们的广泛关注。由于该体系是自旋、电荷、轨道和晶格高度关联的体系，因而各种相互作用的存在( 双交换作用、超交换作用、电声子相互作用等) 和它们之间的相互竞争导致了复杂的电磁性质以及各种有趣的物理现象如电荷有序、相分离等。其中的电荷有序现象近年来更是得到了人们的广泛研究。相比于碱土金属掺杂，碱金属掺杂锰氧化物被研究的尚少，最近人们在碱金属掺杂锰氧化物中也观察到了电荷有序现象。超声声速和衰减对固体材料中的各种相变很敏感，因而是研究电荷有序相变和相分离的有效方法。本论文采用超声测量手段研究了一

2、价碱金属掺杂对电荷有序稳定性的影响，分析表明电荷失配效应是抑制电荷有序转变和导致相分离现象增强的主要因素。同时我们还研究了不同掺杂离子对双层状锰氧化物电输运性质的影响。1 N d o 7 5 N a o 2 s M n 0 3 中局域电荷有序态的超声研究对N d o 7 5 N a o 2 5 M n 0 3 多晶单相样品的超声特性和电磁性质进行了系统研究。结果表明，N d o7 5 N a o 2 5 M n 0 3 在1 8 0 K 附近超声声速出现软化，同时伴有一宽大的超声衰减峰。分析认为，这种超声异常主要来源于J a h n T e l l e r 效应引起的电声子相互作用，并因此导致

3、了电荷有序相变。电阻的微分曲线上并未发现有异常，而通常在电荷有序相变处微分曲线会出现微分峰，经分析认为N d o7 5 N a o2 5 M n 0 3中的电荷有序态是一种短程局域的电荷有序，因而在电阻上无法看出异常。经拟合发现，N d o7 5 N a o2 5 M n 0 3 的导电机制符合莫托( M o t t ) 的可变程跃迁模型( V R H ) 。2 ( N d o 7 s N a 0 2 5 ) ，f N d o 5 C a 0 5 ) 1 - x M n 0 3 中电荷失配效应的超声研究对( Y d o 7 5 N a o2 5 ) 。( N d o 5 C a o 5 ) 1

4、 。M n 0 3 多晶单相样品的超声特性和电磁性质进行了系统研究。结果表明，随着钠掺杂量的增加，电荷有序相变温度T c o 向低温移动，同时低温端磁化强度增大，并且电荷有序态趋向于不稳定和短程化。超声纵波声速从室温开始随着温度的降低逐渐减小，在T c o 之后声速急剧硬化并伴随有衰减峰的出现。这种超声异常表明体系中存在着强烈的电一声子相互作用，该电一声子耦合来源于M n ”的J a h n T e l l e r 效应。对纵波模量软化部分的拟合显示，随着钠的掺入，反映J a h n T e l l e r 效应大小的J a h n 。T e l l e r 耦合能历r 变小。除了电荷有序相变

5、附近出现的衰减峰外，我们还发现在更低温度有一衰减峰，我们认为中国科学技术大学硕士学位论文沦文摘要这是由于相分离导致的。随着钠掺杂量的增加低温衰减峰向高温移动，最终和高温端的衰减峰合并为一宽大峰，反映出相分离的趋势变的越来越明显。经分析认为电荷失配效应是导致电荷有序被抑制，J a h n T e l l e r 耦合能乃7 变小和相分离趋势增强的主要因素。3 L n S r 2 M n 2 0 7 ( L n ：L a 、N d 、P r ) 的电输运性质研究研究了不同稀土离子掺杂体系L n S r 2 M n 2 0 7 ( L n ：L a 、N d 、P r ) 的电输运性质，发现在L a

6、 S r 2 M n 2 0 7 体系中，在1 7 0 K 附近出现了类一级的金属绝缘态转变，随着掺杂离子半径的减小，这种金属绝缘态转变逐渐不明显直至消失，对电阻的微分曲线显示所有样品在低温下都发现有电子晶格耦合作用的再出现，随着掺杂离子半径的减小这种再出现的电子晶格耦合作用被抑制，同时电荷有序相变温度T c o 和反铁磁转变温度n 向低温移动。所有样品的高温端电阻都能很好的用V R H模型拟合，且随着掺杂离子半径的减小电子局域化程度变大，宏观上反映为电阻率的增大。由此可见在双层状锰氧化物中改变稀土掺杂离子对电荷有序态的影响与具有钙钛矿结构的不同，造成不同的原因需做进一步的深入研究。2中国科学

7、技术大学硕士学位论文论文摘要A b s t r a c tT h et r a n s i t i o nm e t a lo x i d em a n g a n i t e sh a v ea t t a c t e dm a n ya t t e n t i o n sb e c a u s eo ft h e i re x o t i cc o l o s s a lm a g n e t o r e s i s t a n c e ( C M R ) e f f e c t S i n c et h es y s t e mi ss p i n ，c h a r g e ，o r b

8、 i ta n dl a t t i c ed e g r e eo ff r e e d o ms t r o n g l yc o r r e l a t e ds y s t e m ，a l lk i n d so fi n t e r a c t i o n s( e g t h ed o u b l e - e x c h a n g ei n t e r a c t i o n ，s u p e r e x c h a n g ei n t e r a c t i o n ，e l e c t r o n p h o n o ni n t e r a c t i o n ，e t

9、 c ) a n dt h ec o m p e t i t i o nb e t w e e nt h e ml e a dt ov e r yc o m p l e xe l e c t r o n i ca n dm a g n e t i cp r o p e r t i e s ，a n dal o to fi n t e r e s t i n gp h e n o m e n as u c ha sc h a r g eo r d e r i n g ，p h a s es e p a r a t i o n ，e t c A m o n gt h e s ei n t e r

10、e s t i n gp h e n o m e n a ，c h a r g eo r d e r i n gh a sb e e nw i d e l ys t u d i e dr e c e n t l y C o n t r a r yt os y s t e m ss u b s t i t u t e dw i t ha l k a l ie a r t hc a t i o n s ，t h e r ea r ef e wr e p o r t so nt h el e s sc o m m o n l ys t u d i e ds y s t e m sw i t ha l

11、 k a l i n ei o n sR e c e n t l y ，t h ec h a r g eo r d e r i n gh a sa l s ob e e no b s e r v e di n a l k a l i n e i o n sd o p e dm a n g a n i t e s A sas e n s i t i v et o o l ，u l t r a s o n i ct e c h n i q u eh a sp r o v e nt ob es u c c e s s f u lf o rs t u d y i n ge l e c t r o n

12、p h o n o na n ds p i n - p h o n o nc o u p l i n g si np e r o v s k i t em a t e r i a l s ，S Oc a nb eu s e di ns t u d y i n gt h ec h a r g eo r d e r i n ga n dp h a s es e p a r a t i o n I n t h i sd i s s e r t a t i o n ，w ei n v e s t i g a t e dt h ea l k a l i n em e t a ld o p i n ge

13、f f e c t so nt h es t a b i l i t yo ft h ec h a r g e o r d e r e dm a n g a n i t e st h r o u g hu l t r a s o n i cs t u d i e s ，a n dp r o p o s e dt h ec h a r g em i s m a t c he f f e c tm a yb et h em a i nr e a s o nf o rt h es u p p r e s s i o no ft h ec h a r g eo r d e r i n ga n de

14、n h a n c e m e n to ft h ep h a s es e p a r a t i o n W ea l s os t u d i e dt h ee l e c t r o n i cp r o p e r t i e so fb i l a y e r e dm a n a n i t e sd o p e dw i t ht h ed i f f e r e n tr a r ee a r t hi o n s 1 T h eu l t r a s o n i cs t u d yo ft h es h o r t - r a n g ec h a r g eo r

15、d e r e dN d o 7 s N a o 2 s M n 0 3T h ee l e c t r i c a l ，m a g n e t i ca n du l t r a s o n i cp r o p e r t i e so ft h eN d 0 7 5 N a 0 2 5 M N 0 3s i n g l e p h a s ep o l y c r y s t a l l i n eh a v eb e e ni n v e s t i g a t e ds y s t e m a t i c a l l y Ac l e a rs o f t e n i n gi n

16、t h el o n g i t u d i n a lu l t r a s o n i cv e l o c i t ya n dab r o a dp e a ki na t t e n u a t i o nw e r eo b s e r v e da r o u n d18 0 K T h i su l t r a s o n i ca n o m a l yi m p l i e ss t r o n ge l e c t r o n - p h o n o nc o u p l i n g ，w h i c ho r i g i n a t e sf r o mt h eJ a h n - T e l l e re f f e c t w es u g g e s tt h ec h a r g eo r d e r i n gt r a n s i t i o no c c u r sn e a r18 0 K H o w e v e r , t h ep e a ki nt