بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله ، تاثیر آلایش اکسید نیکل - NiO - بر خواص ساختاري ، مغناطیسی و ترابردي ترکیب La.8Sr.2MnO3 مورد بررسی قرار گرفته است.نمونه ها به روش واکنش حالت جامد تهیه شدند. نتایج نشان می دهند که با افزایش میزان آلا یش بخشی از اکسید نیکل وارد ساختار شده که این منجر به تضعیف پدیده ي تبادل دو گانه می شود و باقیمانده به صورت یک فاز جداگانه در مرز دانه ها قرار می گیرد. حضور NiO در مرز دانه ها بی نظمی هاي مغناطیسی را در سطح دانه ها افزایش داده است ، در نتیجه دماي گذار و مغناطش نمونه ها کاهش پیدا کرده و همزمان مقاومت نمونه ها افزایش می یابدنتایج نشان می دهد آلایش NiO تاثیر زیادي در مقدار مغناطو مقاومت با میدان هاي ضعیف - LFMR - دارد.در میدان مغناطیسی 50000 اورستد ، مغناطو مقاومت نمونه ي با آلایش x=3 w% بیشترین مقدار را دارا است.
مقدمه
اززمان کشف پدیدة مغناطو مقاومت بسیار بزرگ - CMRدر - ترکیب - A Sr,Ca, Ba - La1−x Ax MnO3 تحقیقات زیادي بر روي خواص مختلف این ترکیبات انجام گرفته است .[1] پدیده ي CMR در منگنایت هاي پرو سکایتی با مدل پدیدة تبادل دو گانه قابل توجیه است. اما این پدیده در میدان هاي مغناطیسی حدود چند تسلا و در بازة دمایی محدودي مشاهده می شود. اثیراخیرا" ت مرز دانه ها در منگنایت هاي پروسکایتی مورد مطالعه قرار گرفته است .هوانگ و همکاران نشان دادند حضور مرز دانه ها در نمونه هاي بس بلور منجر به یک مغناطو مقاومت بسیار بزرگ در میدان هاي ضعیف - - LFMR و در یک بازة وسیعی از دما زیر دماي کوري می شود . تلاش هاي زیادي مبنی بر افزایشLFMR تا کنون صورت گرفته است که از جمله میتوان تاثیر آلایشی LSMO xTiO2 [3 ] و اضافه کردن پلیمرهاي عایق [4] را نام برد. با اینکه اثر آلایش ناخالصی غیر مغناطیسی بر روي این ترکیبات به شکل هاي مختلف صورت گرفته است،اما تاثیر آلایش ناخالصی مغناطیسی بر روي این ترکیبات به ندرت صورت گرفته است.در این کار تاثیر آلایش اکسید نیکل که یک ماده ي پاد فرو مغناطیس در دماهاي زیر 523 درجه ي کلوین است بر خواص ساختاري ، مغناطیسی و مقاومت ترکیبات - LSMO - /x NiO با درصد وزنی x =0,1,2,3,5,7.5 w % مورد بررسی قرار گرفته است.
آزمایشات
نمونه هاي LSMO / xNiO با 7/5 w%و5،3،2 ،1،x= 0 درصد وزنی طی دو مرحله آماده شدند.دراولمرحله پودرهاي LSMO با روش حالت جامد تهیه شد. پودر هاي اولیه SrCo2 ، La 2 O3 و Mno2 با خلوص بالا با یک استوکیومتري مناسب مخلوط شدند. سپس در دماي 1200 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت دو بار تکلیس شدند. براي داشتن نمونه هاي خیلی ریز و همگن پودرهاي اولیه پس از مخلوط شدن به مدت یک ساعت توسط دستگاه آسیاب برقی، آسیاب شدند .در مرحله دوم نانو پودر هاي NiO تهیه شدند .بدین منظور پودر هاي NiO - از شرکت - Merck توسط دستگاه آسیاب برقی با سرعت 400 دور بر دقیقه به مدت 47 ساعت آسیاب شد.. سپس مقادیر مناسب LSMOو NiO با یکدیگر مخلوط شده، در فشار 10 MPa cm2 پرس شدند و نهایتأ در دماي 1250 درجه ي سانتیگراد به مدت24 ساعت کلوخه سازي شدند.بررسی ساختاري نمونه هاي به دست آمده توسط دستگاه پراش پرتو ایکس - XRD - شرکت فیلیپس مدل XPERT پذیرفتاريانجامشده است.
مغناطیسی نمونه هاي به دست آمده توسط دستگاه اندازه گیري پذیرفتاري مغناطیسی ساخت شرکت Lake Shore مدل 7000 انجام شد.اندازه گیري مقاومت الکتریکی توسط دستگاه یخچال مدار بسته انجام شد.ریز ساختار نمونه ها توسط دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - شرکت فیلیپس XL مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج و بحث
اشعه الگوي پراش ي ایکس در شکل - 1 - نشان داده شده است.
بررسی این طیف ها نشان می دهد که همه ي نمونه ها داراي ساختار رومبوهدرال هستند.همچنین ملاحظه می شود که با افزایش میزان آلایش قله ي اضافه در زاویه ي حدود 43 درجه ظاهر میشود که مربوط به ناخالصی NiO می باشد.علاوه بر این با افزایش میزان آلایش جابجایی اندکی به سمت زوایاي بالاتر در تمامی قله شکلدهها دی می شود - . - - 2 -
شکل :2طیف XRD نمونه ها در مقیاس کوچک .
این نتایج نشان دهنده ي کاهش پارامتر شبکه با افزایش میزان آلایش است.این بدان معناست که بخشی از NiO وارد ساختار شده و Ni جانشین Mn در ترکیب LSMO شده است. به دلیل کوچک بودن شعاع یونی Ni+2 در مقایسه با Mn+3 ، پارامتر شبکه کاهش پیدا کرده است.
شکل :3وابستگی دمایی مغناطیسی نمونه ها.
شکل :2 تصویر میکروسکوپ الکترونی نمونه هاي - الف - x=0 و - ب -
در شکل - 3 - وابستگی دمایی پذیرفتاري مغناطیسی نمونه ها نشان داده شده است .ملاحظه می شود که با افزایش میزان آلایش، مغناطش و دماي گذار کاهش پیدا کرده است .این نتایج نشان می دهد که جایگزینی Ni+2 به جاي Mn+3 باعث تضعیف بر هم کنش تبادلی دو گانه شده و در نتیجه دماي گذار کوري - - Tc و مغناطش کاهش یافته است.همچنین حضور NiO به عنوان یک ماده ي پاد فرومغناطیس در مرز دانه ها بی نظمی هاي مغناطیسی را در سطح دانه ها افزایش داده و به کاهش بیشتر مغناطش کمک کرده است.
شکل-4 وابستگی دمایی مقاومت الکتریکی نمونه ها.
در شکل - 4 - تغییرات مقاومت بر حسب دما در میدان صفر براي همه نمونه ها نشان داده شده است.همانطور که در شکل - 4 -
ملاحظه میشود یک قله ي کو چک در دماي Tp1 که نزدیک دماي گذار Tc است و قله ي پهن دوم در دماي Tp2 که خیلی پایین تر از دماي گذار Tc است وجود دارد.همانطور که دیده می شود
Tp1و Tp2 با افزایش میزان آلایش کاهش پیدا کرده است.همچنین مقاومت نمونه ها نیز افزایش یافته است.این رفتار را می توان توسط مدل ژانگ توجیه کرد. [6] مطابق این مدل در ساختار هاي دانه اي، دانه را می توان به دو بخش مغزه و سطح تقسیم بندي کرد.قسمت مغزه داراي خواص مغناطیسی الکتریکی مشابه توده ي ماده است،اما بخش سطحی داراي دماي گذار و مغناطش پایین تري است که دلیل آن وجود بی نظمی هاي مغناطیسی در سطح دانه است.برخی از دلایل بی نظمی هاي مغناطیسی در سطح
