簡析鉻摻雜Pr0.5Sr0.5MnO3體系的結構和彈性行為，在巨磁電阻中的作用
前言：采用溶膠-凝膠技術，以純金屬硝酸鹽為起始材料制備了一系列巨磁電阻材料，其化學組成公式為Pr0.5Sr0.5Mn1-xCrxO3。通過X射線衍射、傅裡葉變換紅外光譜和掃描電子顯微鏡對這些樣品進行了結構表征。
所有樣品均表現為正交晶體結構，沒有檢測到雜質。通過壓制制備的樣品測量了所有組分的體積密度。使用實驗測得的室溫超聲縱波和剪切波速度，采用脈沖傳輸技術計算了所有組分的楊氏模量、剛度模量、泊松比和德拜溫度。
由于材料具有多孔性，還使用廣為人知的Hasselmann和Fulrath模型計算了零孔隙彈性模量。對随着鉻摻雜濃度的變化而觀察到的彈性模量變化進行了定性研究。
巨磁電阻錳酸鹽具有在低溫，表現出金屬導電性與鐵磁行為的共存能力，以及在高溫表現出絕緣性與順磁行為的特性。雙重交換機制來解釋這些材料中金屬導電性和鐵磁性之間的相關性，單單的雙重交換機制無法解釋Tc以下電阻率的下降幅度。
電子-聲子耦合也可能在CMR材料中扮演重要角色，CMR材料展現出的這種引人入勝、富有活力的特性吸引了研究界對其結構、磁性和電傳輸特性以及它們在儲存設備等領域的潛在應用進行深入研究。
在這些CMR材料中，半摻雜錳酸鹽的帶電序相，化學組成為R0.5A0.5MnO3（R = La、Pr、Sm、Nd；A = Sr、Ca），表現出有趣的現象，如電荷、軌道和自旋有序，以及磁場和電場驅動的相變。
将Cr摻入Mn位點是改變電荷有序/軌道有序和反鐵磁絕緣相的有效方式。由于Cr3+離子與Mn4+離子等電子數相同，Mn位點替代Cr在錳酸鹽中引起了極大的興趣。在Mn位點引入Cr等磁性雜質可以有效誘導絕緣性反鐵磁性R0.5A0.5MnO3同時具有金屬性和鐵磁性。
鉻是在電荷有序非摻雜絕緣體中，誘導金屬絕緣體轉變和更高CMR效應的最有效的摻雜物之一。研究彈性行為對于了解其中原子間和離子間力的性質具有特殊重要性，彈性模量值的一般概念，用于表征材料的機械強度、斷裂韌性和抗熱震性，将有助于研究陶瓷鈣钛礦在受到強磁場作用時可能發生的高應變。
超聲速度測量技術是一種無損的技術，不僅對研究固體中微觀過程的缺陷非常敏感，而且還是确定彈性常數的最常見技術。采用純金屬硝酸鹽作為起始材料，通過溶膠-凝膠法合成了多晶Pr0.5Sr0.5Mn1−xCrxO3樣品。
這些樣品的組成分别被命名為PSMCO-0、PSMCO-1、PSMCO-2、PSMCO-3和PSMCO-4，這些粉末在空氣中經過1100°C的焙燒處理8小時，然後在1300°C的條件下燒結4小時。使用菲利浦專家衍射儀在室溫下，通過在2θ範圍為20°-80°的條件下進行粉末X射線衍射進行了結構表征。
通過浸漬法計算了所有樣品的體積密度，利用這些體積密度和X射線密度，測量了孔隙度值。對樣品的微觀結構進行了掃描電子顯微鏡研究。傅裡葉變換紅外光譜在Jasco FTIR光譜儀上記錄，波數範圍為400 - 4000 cm^-1。
采用超聲脈沖傳輸技術，使用脈沖發生器RPR-4000，計算了縱波和剪切波速度值。脈沖振蕩器産生射頻脈沖，發送換能器将其轉化為聲脈沖。這些聲脈沖傳播通過厚度約2.5毫米、直徑約10毫米的圓盤狀測試樣品，然後在接收換能器處将這些脈沖轉化為電信号。
放大的輸出信号顯示在存儲示波器上。使用具有産生1兆赫超聲信号能力的石英換能器，分别用于生成和檢測信号。可以使用X和Y切割的換能器分别生成縱波和剪切波信号。使用100兆赫數字存儲示波器測量了超聲傳播時間，精确度為1微秒。
這些速度測量的總體準确性約為0.25%，彈性模量約為0.5%。超聲脈沖傳輸技術的子產品圖，所有樣品的X射線衍射圖案。對XRD資料進行系統研究明确顯示，所有樣品都是單一相，沒有明顯的雜質。
結語：采用Rietveld精修技術，假定為正交晶體結構來分析XRD資料，PSMCO-0樣品的Rietveld精修拟合圖。所有樣品的精修參數，在晶格參數方面，沒有觀察到Cr摻雜引起的系統變化，這可能歸因于Cr3+和Mn3+的離子半徑之間存在微小差異。
使用掃描電子顯微鏡對所有樣品進行了微觀結構研究，樣品的微觀圖像。值得注意的是，母體化合物PSMCO-0的晶粒尺寸較小，位于50 - 80納米的範圍内。從微觀圖像中還可以看到，所有樣品的晶粒形狀沒有特定的模式。有趣的是，随着鉻含量的增加，晶粒尺寸也增加了。
