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钙钛矿型化合物具有十分重要的铁电压电、高温超导、光子非线性、庞磁电阻、磁致冷和催化等性质。在庞磁电阻材料研究中,具有钙钛矿结构的稀土掺杂锰氧化物材料是数十年来凝聚态物理研究的重要领域。由于其载流子自旋极化率接近100%,且在铁磁转变居里温度附近表现出庞磁电阻效应引起人们的广泛兴趣,而镧系稀土锰氧化物更是备受关注。研究发现,多晶锰氧化物在较低磁场下仍然能够表现出较好的低场磁电阻效应。近年来,发展前景良好的磁致冷工质材料,钙钛矿结构稀土锰氧化物的磁卡效应研究再次引起广泛关注。大部分稀土元素的磁矩都很高,有利于产生大的磁熵变,但居里温度偏低。人们普遍认为,利用掺杂使锰氧化物的居里温度接近理想值,同时又保持其具有大的磁熵变这一特点,有可能取得新的突破。
在稀土锰氧化物磁电阻效应和磁卡效应研究中,对ABO3型镧系稀土锰氧化物La1-xCaxMnO3和La1-xSrxMnO3的研究居多,特别对于x=1/3情况,但仍需进行深层次物理问题研究。通过掺杂方法使镧系稀土锰氧化物的物理性质向理想接近,并为从机制研究积累实验证据,仍是目前稀土锰氧化物研究的主要工作之一。
对稀土锰氧化物研究,由于材料合成方法不同,所报道材料的物理性质存在差异。对掺杂La2/3Ca1/3MnO3系列研究报道中横向比较也较少见。受掺杂因素影响,材料微观晶体结构、磁结构、磁性原子的电子结构对材料的居里温度改变、磁阻效应和磁卡效应非常关键。而镧系稀土元素大多具有较大的磁矩,用有磁矩镧系元素替代在La2/3Ca1/3MnO3中无磁矩镧系元素La的系列报道中,多晶材料相对较少;对掺杂稀土磁性离子的半径、磁矩、浓度等因素与材料性质改变研究的也远不够全面,尚需大量实验数据支撑。
《科技导报》2013年第9期第19—25页刊登了何宁等的文章“镧系收缩对(La0.8Ln0.2)2/3Ca1/3MnO3纳米粉体结构和电输运性质的影响”。该文从基础研究角度,探讨了含量、实验条件相同,掺杂不同的镧系稀土元素对La2/3Ca1/3MnO3系列材料结构、形貌以及在输运性能的影响规律;研究镧系收缩在掺杂La2/3Ca1/3MnO3系列材料的影响和相应的微观机理。本期封面图片为多晶(La0.8Ce0.2)2/3Ca1/3MnO3纳米粉体的AFM表观形貌。本期封面由金功博设计。
(本刊记者 朱宇)
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