Магнитные и транспортные свойства композитов
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
действия, например, электрического поля.
При нагревании сегнетоэлектрика спонтанная поляризация, как правило, исчезает при определенной температуре, называемой точкой Кюри. В этой точке происходит фазовый переход сегнетоэлектрика из полярного состояния (полярной фазы) в неполярную (параэлектрическую) фазу.
При комнатной температуре структура PbTiO3 представляет собой тетрагонально-искаженную перовскитную решетку, изоморфную структуре тетрагонального BaTiO3. Параметры ячейки PbTiO3 имеют следующие величины:
a=3,904 ?, c=4,150 ?
c\a=1,063,
что свидетельствует о значительно большем тетрагональном искажении, чем в случае другого сегнетоэлектрика BaTiO3, где c\a=1,01. Такое сильное искажение обуславливает довольно существенное изменение кристаллической решетки при сегнетоэлектрическом переходе.
2.2 Структура и физические свойства (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3
Обзор по структуре и физическим свойствам (La0.5Eu0.5)0.7Pb3MnO3 сделан в основном по работе [8].
Соединение (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3 имеет ромбоэдрическую структуру.
R(T) зависимости для (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3 для различных приложенных полей для монокристаллических и поликристаллических образцов даны на рис. 2.2а и 2.2b. Вставки на рисунках представляют температурные зависимости электрического сопротивления для некоторых значений магнитного поля. Примечательно, что R(T) зависимости монокристаллических и поликристаллических образцов различны, как упомянуто многими авторами. Прежде всего, есть сдвиг металл-диэлектрик перехода к более низким температурам для поликристалла и различие в абсолютных величинах электрического сопротивления, связанных с присутствием межкристаллитных границ в поликристалле. Кроме того, ниже ~50К поликристаллический образец показывает минимальное сопротивление; после этого сопротивление начинает увеличиваться, и в гелиевых температурах достигает значений, сопоставимых со значениями для перехода металл-диэлектрик. Эффект магнитосопротивления в диапазоне 2-100 К фактически тот же самый, что наблюдается для монокристалла.
Рисунок 2.2. Температурная зависимость электрического сопротивления R (T) для монокристалла (а) и поликристаллических образцов (b) в различных внешних магнитных полей. В ставках приведены температурные зависимости магнитосопротивления
Рис. 2.3 демонстрирует R(Н) зависимости для поликристаллического образца (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3 в широком диапазоне температур, включая температуру перехода металл-диэлектрик и область низкой температуры. R(Н) зависимости для монокристалла не представлены здесь; отметим, однако, что они типичны для монокристаллов манганитов лантана и не имеют никаких особенностей в области низкой температуры.
Рисунок 2.3 R(Н) зависимости для поликристаллического образца (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3 в широком диапазоне температуры
Главными особенностями кривых R(Н) рис. 2.3 является следующее. Во-первых, в магнитном поле Н~3 кОе в диапазоне температур 2-120К R(Н) зависимость изменяет характер; затем сопротивление равномерно уменьшается до 9 Т без насыщения намагниченности. Во-вторых, в диапазоне температур 2-30 К, то есть ниже температуры минимального электрического сопротивления, R(Н) кривые показывают гистерезис с шириной, уменьшающейся с увеличением температуры. Направление магнитного поля указано стрелками на рис. 2.3 выше температуры минимального электрического сопротивления не наблюдается никаких признаков гистерезиса. Рис. 2.4 показывает температурную (а) и полевую (b) зависимоcти намагниченности (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3 образцов. Можно видеть из М(Т) кривых, что температура Кюри Тс является почти той же самой (~215 К) для двух образцов; однако, абсолютные величины и поведение намагниченности различны (рис. 2.4а) для (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3 монокристалла: намагниченность М (2К, Н=15 кОе)=60 emu/g, в то время как для поликристаллического образца М (2К, Н=15 кОе)=47 emu/g, то есть ниже на 22 %. Видно из полевой зависимости намагниченности М(Н), что при
Т=1,9К (рис. 2.4b), намагниченность монокристаллического образца (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3 насыщается в поле приблизительно 5 кОе, в то время как намагниченность поликристалла в полях выше чем 5 кОе линейно растёт.
a)
b)
Рисунок2.4. Температурная (а) и полевая (b) зависимоcти намагниченности (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3 образцов
Мы должны обратить внимание, что на кривых М(Т) существует особенность при Т=40К (рис. 2.4а), соответствующая магнитному фазовому переходу (показано стрелкой).
Данные магнитных (рис. 2.4) и калориметрических измерений позволяют заключить, что во время синтеза поликристаллического образца (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3 образуется вторая фаза. Эта фаза характеризуется магнитным порядком с температурой магнитного фазового перехода Т=40 К, она может быть антиферромагнитной. Авторы обозреваемой работы заключают, что в поликристаллическом (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3 туннели соединяют состояние ферромагнетик-антиферромагнетик-ферромагнетик. В дальнейшем при интерпретации магнитных и магнитоэлектрических свойств композита на основе (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3 мы будем опираться на представленные здесь магнитные и пр. характеристики для поликристаллических образцов.
3. Технология получения PbTiO3, (1-х) (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3 +хPb3MnO3 и композитов на их основе. Установка для измерения транспортных и диэлектрических сво