镧的寬溫磁電阻增強0.67鈣0.33MnO3:氧化鎳納米複合材料
自從二十世紀九十年代發現鈣钛礦錳氧化物的著名現象——龐磁電阻(CMR)效應——以來，人們對其進行了大量的研究1, 2].通式為R的空穴摻雜鈣钛礦錳氧化物1-xAxMnO3其中R是稀土離子(R = La，Nd，Pr ), A是二價堿土金屬離子(A = Ba，Sr，Ca)。
這歸因于電荷、自旋、軌道和晶格自由度之間的相關性，這使得它非常适合應用于自旋電子器件CMR效應可分為兩類，即本征和非本征磁電阻(MR)，本征MR在高磁場下表現出來，而非本征MR在低磁場下明顯更大(LFMR)。LFMR是指導體在外部磁場影響下表現出的MR，H ≤ 2 kOe。這一有趣的現象(LFMR)是近年來錳氧化物研究的焦點之一，因為它對現代世界的應用更有吸引力，并且它還可以在很寬的溫度範圍内增強。
LFMR的增強可以通過在錳氧化物複合材料中添加二次氧化物相來實作。複合材料樣品通常通過兩步燒結工藝制備，在第一次燒結工藝後，氧化物相将被添加到錳氧化物相中。兩步燒結工藝的目的是在添加第二相之前，通過第一燒結工藝促進亞錳酸鹽相的形成。
兩步燒結法制備NiO納米複合材料，這是第一次嘗試以塊狀形式合成LCMO:氧化鎳複合材料。在該工作中，不同濃度的NiO納米粒子(x= 0.00、0.05、0.10、0.15和0.20)，并且發現在兩種材料之間沒有發生界面擴散反應。
然而，與純LCMO樣品相比，在複合材料中觀察到LFMR的輕微減少。這可能是由晶界附近的厚邊界層(過量添加NiO)和受損的自旋極化隧穿過程引起的。多年來，已經進行了許多嘗試來研究添加NiO對錳氧化物複合材料的影響，NiO納米粒子是優異的金屬氧化物納米粒子之一，這歸因于其高磁導率、高電子電導率和相穩定性。
是以，這項研究是之前對所做工作的延伸x)LCMO:xNiO納米複合材料，旨在改善其缺點。目前的工作通過減少熱處理過程的數量簡化了溶膠-凝膠法的制備工作。此外，複合材料中NiO納米顆粒的濃度也有所降低。
複合材料樣品的結構表征通過XRD在2θ範圍從20到80。數字1顯示了(1)的XRD圖x)LCMO:xNiO，x=本工作中的0.00、0.01、0.03、0.05和0.10個樣本。所有的峰都成功地通過LCMO和NiO相比對和索引，表明複合物結晶而沒有其它相雜質。
發現對應于NiO相的相對峰強度随着其濃度而增加。然而，對于x ≤ 0.03的樣品，沒有觀察到NiO峰的迹象。這可歸因于這些樣品中的NiO含量低于XRD檢測極限，XRD資料通過Rietveld細化進一步分析，結構參數列于表中1。
随着NiO納米顆粒含量的增加，晶格參數的變化可以忽略不計。同樣的觀察結果也适用于Mn和O離子之間的鍵角和鍵長，它們是決定Mn之間雙交換(DE)機制的重要名額3+和Mn4+鈣钛礦錳氧化物中的離子，特别是離域電子之間的互相作用g電子和局域t2g旋轉。
如表中所列，發現晶粒尺寸随着NiO濃度的增加而逐漸減小2。從分布圖中可以觀察到有趣的結果，随着NiO含量的增加，分布變得更窄并向左傾斜。這些結果歸因于NiO納米粒子在晶粒表面或晶粒邊界附近的偏析，并且與XRD結果以及先前工作進行的觀察一緻，數字顯示了的掃描區域和EDX光譜x= 0.03樣本。
盡管由于裝置限制，在該樣品中XRD沒有檢測到NiO相，但是通過EDX分析證明了La、Ca、Mn、O和Ni的存在。此外，發現來自EDX分析的原子組成非常接近複合材料的标稱比率，并且沒有注意到額外的雜質，表明在該工作中制備的樣品在組成上是化學純的。
氧化鎳納米複合材料是通過溶膠-凝膠法用簡化的熱處理工藝成功合成的。XRD圖證明在沒有相雜質的複合材料中LCMO和NiO相共存。形貌分析顯示，随着NiO含量的增加，平均晶粒尺寸減小，這歸因于NiO納米顆粒在晶粒界面或晶粒邊界附近的偏析。
EDX證明了樣品及其元素的化學同質性。這TC由以下因素決定的值m–T曲線表明，随着NiO含量的增加，樣品沒有經曆任何變化(260 K)。複合材料晶界附近絕緣NiO納米粒子的存在起到了電荷傳輸勢壘的作用，抑制了電子跳躍過程，導緻電阻率增加。
在10 kOe時在很寬的溫度範圍内增強，這歸因于自旋起伏的抑制，其中自旋平行于磁場排列并表現出更高的(%)值。總之，這項工作展示了在寬溫度範圍内獲得MR增強的重要方法。這也是朝着改進LCMO:氧化鎳納米複合材料在未來自旋電子學和存儲器件中的應用邁出的重要一步。
