双层钙钛矿锰氧化物磁性及输运性质的研究——结构式：(La1-xGdx)4/3Sr5/3Mn2O7(x=0,0.05)

王志国，向俊尤，胡玉彪，徐宝，吴鸿业，鲁毅，赵建军

(包头师范学院 物理科学与技术学院，内蒙古 包头 014030)

摘要：采用传统的高温固相烧结法制备了多晶样品(La1-xGdx)4/3Sr5/3Mn2O7(x=0,0.05)，利用XRD检测了两样品的结构，结果表明：两样品均为Sr3Ti2O7型四方结构，空间群为I4/mmm，通过物性测量系统(PPMS)和超导量子磁强计(SQUID)测量了样品的磁性(M-T)以及电性(ρ-T)，结果发现：两样品在低温区存在长程的铁磁态；当Gd掺入后，由于引起了结构的畸变，削弱了双交换作用，致使样品(La1-xGdx)4/3Sr5/3Mn2O7(x=0.05)的三维(3D)磁有序转变温度磁化强度均降低。此外，样品在发生金属—绝缘体转变的同时伴随有铁磁—顺磁的转变。

关键词：层状钙钛矿锰氧化物；庞磁电阻效应 ；双交换作用

1实验方法

本实验中所制(La1-xGdx)4/3Sr5/3Mn2O7(x=0,0.05)多晶样品是通过固相反应法合成，具体合成办法如下：严格按比例将所用纯度都大于99.9%的氧化物原料La2O3、Gd2O3、MnCO3和SrCO3称量，随后将各组分氧化物充分混合研磨后并在1000℃下预烧12h。然后再将预烧后的粉末研磨，研磨后再在相同条件下进行第二次预烧，最后，将两次预烧后的粉末研磨、压片成型。把得到的片状样品在1350℃煅烧24h并随炉冷却。用X射线衍射仪检测片状样品是否成相。样品的磁化强度与温度的关系(M-T)以及电阻率与温度的关系(ρ-T)是通过PPMS测量，测量范围为15K-300K。

2结果与讨论

图1是(La1-xGdx)4/3Sr5/3Mn2O7(x=0,0.05)样品的X射线衍射图。样品为单相的Sr3Ti2O7型四方结构，空间群为I4/mmm。

图1：(La1-xGdx)4/3Sr5/3Mn2O7(x=0,0.05)的XRD衍射谱

图2:场冷却下样品(La1-xGdx)4/3Sr5/3Mn2O7(x=0,0.05)在0.1T下的M-T关系

掺Gd的样品表现出比不掺Gd的样品低的TP和低的电阻率。……