论文总字数：23239字

摘 要

近年来， A₂BB'O₆ 型双钙钛矿结构的过渡金属氧化物引起了世界的广泛关注和研究兴趣，因为其往往具有特殊的磁性能和输运性能。其中 La₂NiRuO₆ 作为该系列中的典型之一，其优异的磁性能以及其导电性在常温和低温下的巨大差异，使得其在电子元件方向上有很好的应用前景。

大量的研究结果表明， A₂BB'O₆ 材料的物理性能与其 A ， B 位离子的性质和特征密切相关。考虑到 La³ 的离子半径 (1.300 Å) 和 Sr² 的离子半径 (1.35 Å) 非常接近，所以我们采用在 La₂NiRuO₆ 材料中用 Sr² 来替代 La³ 的方法来研究 A₂BB'O₆ 材料。

本文通过固相反应，根据化学式计算原料配比，制备不同比例的 La_2-xSr_xNiRuO₆ 样品。其次通过各种表征手段，如 XRD ， PPMS ， SEM 等对样品的结构、磁性能、电阻率等方面进行了分析研究，从而探索了 A 位离子替代对 A₂BB'O₆ 型材料结构、磁性、输运等物理性质的影响，为得到类似甚至更好于 La₂NiRuO₆ 材料的性能应用给出了理论结果在实验上的证据。

关键词：双钙钛矿，固相反应法，反铁磁性

Abstract

In recent years, transition metal oxides of the A₂BB'O₆ double perovskite structure have attracted worldwide attention and research interest because they often have special magnetic properties and transport properties. Among them, La₂NiRuO₆ is one of the typical ones in this series. Its excellent magnetic properties and its great difference in electrical conductivity at normal temperature and low temperature make it have an extensive application prospect in the direction of electronic components.

A large number of studies have shown that the physical properties of A₂BB'O₆ materials are closely related to the properties and characteristics of irons at A and B sites. Considering that the ionic radius of La³ (1.300 Å) and the ionic radius of Sr² (1.35 Å) are very close, the A₂BB'O₆ material by using Sr² instead of La³ in La₂NiRuO₆ material has been studied.

In this paper, different ratios of La_2-xSr_xNiRuO₆ were prepared by solid phase reaction based on the chemical formula. Secondly, through various characterization methods, such as XRD, PPMS, SEM etc., the structure, magnetic properties and resistivity of the sample were analyzed, and the A-site ion substitution was applied to the structure, magnetic and transport physics of A₂BB'O₆ material. The effect of the properties gives experimental evidence of theoretical results for the performance of similar or even better properties of La₂NiRuO₆ materials.

KEY WORDS: double perovskite, solid phase reaction, antiferromagnetism

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 钙钛矿概述 1

1.1.1 钙钛矿的简介 1

1.1.2 钙钛矿的晶体结构 2

1.2 双钙钛矿氧化物概况 3

1.2.1 双钙钛矿的结构特点 3

1.2.2 双钙钛矿结构的电磁特性 4

1.2.3 掺杂对双钙钛矿的影响 4

1.3 本论文的主要内容及选题依据 5

第二章 样品制备和测试原理 6

2.1 样品制备 6

2.1.1 固相反应法 6

2.1.2 制备过程 6

2.2 X 射线衍射分析 8

2.2.1 X 射线衍射原理 8

2.2.2 多晶 X 射线粉末衍射原理 9

2.2.3 X 射线晶体学 10

2.3 磁性的测量 11

第三章 实验数据处理及分析 13

3.1 XRD 数据处理及分析 13

3.2 SEM与EDS表征 14

3.3 磁性分析 15

3.4 电阻率 20

总结及展望 22

参考文献 23

致 谢 25

绪论

钙钛矿概述

钙钛矿的简介

钙钛矿是分子通式为 ABO₃ 的一类陶瓷氧化物。它的名称也适用于与 CaTiO₃ 具有相同类型晶体结构的化合物，称为钙钛矿结构。多不同的阳离子可以嵌入这种结构中，从而可以开发各种工程材料。该矿物于 1839 年由古斯塔夫·罗斯 (Gustav Rose)发现，其名字来自于俄罗斯矿物学家莱夫·佩罗夫斯基 (Lev Perovski)。钙钛矿的结构通常可以分为简单、层状和本文所研究的双钙钛矿结构。其中双钙钛矿的通式是 A₂BB'O₆。双钙钛矿结构之所以如此命名是因为单位晶胞是钙钛矿的两倍。它是具有 12 个坐标 A 位点和 6 个坐标 B 位点的相同结构，但是在 B 位点上有两个阳离子。

正交、三斜、单斜、立方、四方和菱方晶系是具有钙钛矿结构的化合物所属的主要晶系，在这种化合物的理想化立方晶胞中， A 型的原子位于立方角位置 (0, 0, 0)， B 型的原子处在体心位置 (1/2, 1/2, 1/2), 氧原子则位于面心位置 ( 1/2, 1/2, 0)。立方结构稳定性的相对离子尺寸的要求是非常严格的，因此轻微的屈曲和变形会产生几种较低对称的扭曲形式，其中 A 阳离子， B 阳离子或两者的配位数减少。 BO₆ 八面体的倾斜减小了尺寸过小的 A 阳离子从 12 到低至 8 的配位。相反，在其八面体内的尺寸过小的 B 阳离子的偏心使其能够获得稳定的粘合图案。

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