反钙钛矿结构化合物Ga1-xN0.8Mn3+x(O＜x≤0.3)的制备及负热膨胀研究

中国材料进展, 2015, 34(7): 526-530. doi: 10.7502/j.issn.1674-3962.2015.07.06

反钙钛矿结构化合物Ga1-xN0.8Mn3+x(O＜x≤0.3)的制备及负热膨胀研究

郭新格 ^1, , 林建超 ^2, , 童鹏 ^3, , 孙玉平 ^4,

1.中国科学院合肥物质科学研究院,固体物理所,材料物理重点实验室,安徽合肥230031;中国科学技术大学,安徽合肥230026

2.中国科学院合肥物质科学研究院,固体物理所,材料物理重点实验室,安徽合肥230031

3.中国科学院合肥物质科学研究院,固体物理所,材料物理重点实验室,安徽合肥230031

4.中国科学院合肥物质科学研究院,固体物理所,材料物理重点实验室,安徽合肥230031;中国科学院,强磁场科学中心,安徽合肥230031;中国科学技术大学,安徽合肥230026

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51322105,51171177,51301167,11174295)

关键词：负热膨胀 , 反钙钛矿结构 , 反铁磁序

Preparation and Negative Thermal Expansion Research in Anti-Perovskite Ga1-xN0.8Mn3+x (0 ＜ x ≤ 0.3)

Keywords： negative thermal expansion , anti-perovskite structure , antiferromagnetic ordering

“热胀冷缩”会导致材料晶界、空位等缺陷部位应力集中,进而引发热疲劳或者机械疲劳,致使材料的安全性能下降,使用寿命缩短.近年来,反钙钛矿结构锰氮化物由于具有类似立方钙钛矿结构锰氧化物的晶体结构,而具有负热膨胀效应(NTE),同时具有良好的导热、导电等物理性能而获得了广泛关注.作者课题组利用传统的固相反应法制备出系列反钙钛矿结构化合物Ga1-xN0.8Mn3+x(0＜x≤0.3),并对其热膨胀性能及电输运性质展开研究.研究结果发现,随着Mn原子对Ga原子替换量(x)的增加,Ga1-xN0.8 Mn3+x中磁体积效应(MVE)的温区被展宽且向低温区移动,呈现负热膨胀行为.其中,x=0.2和0.25样品的负热膨胀效应的温度范围分别是294～339 K和255 ～ 309 K,对应线膨胀系数分别为-51 ppm/K和-42 ppm/K.与之相对应,电阻率也在对应温区出现反常行为.作者课题组认为Mn替代Ga对(111)面内Γ5g反铁磁序的扰动可能是导致MVE效应展宽为NTE效应的主要因素.

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