张莉娟 董巧燕∗∗ 苏 磊 张向群

(1.首都师范大学物理系，北京 100048；2.中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室，北京 100190)

0 引 言

在铁磁-顺磁相变温度附近，适当浓度的电子和空穴掺杂会出现庞磁电阻和较大的磁热效应.Ju等[1]研究在掺杂锰矿Ln1-xAxMnO3(Ln为稀土，A为Ca、Sr和Ba)等锰氧化物中发现庞磁电阻效应，受到了科研工作者的广泛关注[2].La0.7Ca0.3-xSrxMnO3具有近室温的居里温度[3]，并在居里温度附近表现出较佳的制冷能力[4].

在LaMnO3中添加空穴掺杂剂会生成Mn4+，除了Mn3+-Mn3+和Mn4+-Mn4+的超交换相互作用外，还存在 Mn3+与 Mn4+之间的铁磁双交换相互作用[5].因此，研究此类材料在临界温度附近的物理现象，既要考虑晶格极化子和动态Jahn-Teller畸变引起的强电子-声子耦合作用[6]，又要考虑双交换相互作用[3].钙钛矿中Mn3+和 Mn4+之间的相互作用主要由Mn—O平均键长和Mn—O—Mn键角决定.但当 M2+取代 R3+时，Mn离子变为 Mn3+和 Mn4+共存的状态，并且在掺杂量达到一定数值时，该材料会成为导电的铁磁体[3].由于MnO6八面体的对称性较高，Jahn-Teller畸变只存在于斜方晶相，菱面体相中则没有这种现象[7]，这种特殊现象使同为钙钛矿型氧化物的相变类型存在差异.研究显示，La0.7Ca0.3MnO3是居里温度约为260 K的一级相变材料[6，8]，而 La0.7Sr0.3MnO3是居里温度约为360 K 的二级相变材料[9].2种材料相变类型存在显著差异是由于空间群结构的不同，La0.7Ca0.3MnO3为正交结构[6]，而 La0.7Sr0.3MnO3是菱方结构[9].Ca和 Sr的掺杂会影响晶格结构并改变原子之间键长和键角的大小，从而出现复杂的磁相互作用.通过实验已经观察到 La0.7Ca0.3-xSrxMnO3中 Sr掺杂含量的变化会在阈值浓度x≈ 0.05处……