ساخت و مطالعه اثر آلایش و اندازه ی دانه ها بر خواص ساختاری، مغناطیسی، الکتریکی و مغناطومقاومت منگنایت های la1-xrxmno3
چکیده
در این پژوهش ابتدا خواص ساختاری، مغناطیسی، الکتریکی و مغناطومقاومت در میدان های پایین نمونه های la0.8sr0.2mno3/x mnfe2o4 با% 10 ~ 0 = x درصد وزنی مورد بررسی قرار گرفت. نمونه ی la0.8sr0.2mno3 به روش جدید تجزیه ی حرارتی استاتها درحضور اسید سیتریک و نانوذرات mnfe2o4 به روش سل ژل تهیه شد. از مزیت های روش جدید تجزیه ی حرارتی، سرعت بالای فرآیند ساخت نسبت به روش های شیمیایی می باشد. از طرفی ذرات ما پس از فرآیند آسیاب بدست نمی آیند و پس از مرحله ی پخت حاصل می شوند، بنابراین تنش های موجود در روش آسیاب کاری در فرآیند ساخت وجود ندارد. بررسی ساختاری نمونه ها توسط دستگاه پراش پرتو ایکس نشان داد که در تمام نمونه ها ساختار بلوری لوزی وجهی شکل گرفته است. اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی ac و مقاومت الکتریکی نمونه ها نشان داد ، با افزایش mnfe2o4 پهنای گذار مغناطیسی و مقاومت الکتریکی افزایش و دمای گذار عایق - فلز نمونه ها کاهش یافته است که ناشی از افزایش اثرات مرزدانه ای است. همچنین مغناطومقاومت در دمای 77 کلوین با افزایش درصد ناخالصی برای xهای بین 0 تا 7.5 درصد افزایش و سپس در 10= x کاهش می یابد. تونل زنی وابسته به اسپین و پراکندگی در سطوح مرزدانه ها دلیلی برای افزایش مغناطومقاومت در x<7.5 است، این در حالی است که کاهش مغناطومقاومت به ازای 10 = x به افزایش بیش از حد ضخامت مرزدانه ها و تضعیف تونل زنی وابسته به اسپین بین سطوح دانه ها مربوط می شود. در قسمت دوم این پژوهش، تاثیر اندازه دانه ها بر خواص ساختاری، مغناطیسی، الکتریکی و مغناطومقاومت نمونه یla0.9ba0.1mno3 مورد مطالعه قرارگرفت. نمونه ها به روش تجزیه ی حرارتی نیترات ها تهیه و در دو دمای 800 درجه سانتیگراد و 1350 درجه سانتیگراد کلوخه سازی شد. نتایج حاصل از پراش پرتو ایکس نشان داد که با افزایش اندازه ی دانه ها از پهنای قله ها کاسته شده و شدت پراش افزایش می یابد. پارامترهای شبکه و حجم یاخته ی بسیط با استفاده از نرم افزار fullprof و تحلیل ریتولد محاسبه و تعیین شد نمونه ها دارای ساختار لوزی وجهی با گروه فضایی r-3c هستند. عکس های میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) نیز نشان داد که با افزایش دمای کلوخه سازی اندازه ی دانه ها افزایش یافته و اندازه ی دانه های نمونه های ساخته شده در دو دمای 800 و 1350 درجه سانتیگراد به ترتیب در محدوده ی نانومتری و میکرومتری قرار دارند. اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی ac نشان داد که در هر دو نمونه گذار پارامغناطیس – فرومغناطیس وجود دارد و با افزایش اندازه ی دانه ها مقدار پذیرفتاری افزایش می یابد که ناشی از کاهش بی نظمی های سطحی با افزایش اندازه ی دانه ها می باشد. دمای کوری نیز با کاهش اندازه ی دانه ها به دلیل افزایش اکسیژن از مقدار استوکیومتری در نمونه ی 800 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. علاوه بر آن، در نمونه پخت شده در دمای 1350 درجه سانتیگراد، خوشه های شیشه ی اسپینی شکل گرفته است. این موضوع، با اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی نمونه ها در فرکانس های مختلف، تطبیق داده ها با مدل توان دینامیکی بحرانی و محاسبه ی جابه جایی نسبی دمای یخ زدگی بر بازه ی لگاریتمی فرکانس بررسی و تأیید شد. همچنین با افزایش اندازه ی دانه، به دلیل کاهش اثرات مرزدانه ای، مقدار مقاومت ویژه الکتریکی در دماهای بالا کاهش و دمای گذار عایق - فلز افزایش یافته است. در نمونه ی با ابعاد نانومتری گذار عایق-فلز در دماهای پایینتر از گذار فرومغناطیس-پارامغناطیس روی می دهد که با استفاده از مدل مغزه-پوسته قابل توجیه است. همچنین تغییر در استوکیومتری اکسیژن، سبب رفتار فلزگونه این ترکیب در دماهای پایین شده است. اندازه گیری مغناطومقاومت نمونه ها بر حسب دما نیز نشان داد که با افزایش اندازه ی دانه ها مغناطومقاومت مربوط به بخش غیرذاتی کاهش یافته و مغناطومقاومت مربوط به قسمت ذاتی افزایش می یابد که با توجه به نقش مرزدانه ها در مغناطومقاومت در میدان های ضعیف قابل انتظار است.