ساخت و مطالعه خواص ساختاری، الکتریکی و مغناطیسی نانوساختارهای la1-xsrxmno3 (x=0.33,0.55)

در این پایان نامه خواص ساختاری، الکتریکی و مغناطیسی نانوساختارهایla1-xsrxmno3 (x=0.33,0.55) شامل نانوذرات و لایه های نازک آنها مورد مطالعه قرار گرفته است. در بررسی خواص ساختاری نمونه ها از طرح پراش پرتو x همراه با تحلیل ریتولد آنها توسط نرم افزار fullprof و تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده شده است. از نانوذرات ترکیب la1-xsrxmno3 (x=0.55) شش نمونه با اندازه های بینnm 16 تا nm 140 تهیه شده است. دیده شد که ثابتهای شبکه، طول و زوایای پیوندی با افزایش اندازه ذرات تغییر می کنند. در این نانوذرات خواص فرومغناطیسی غیر معمولی بر حسب اندازه ذرات دیده شد. در دمایk 5 در صد فاز فرومغناطیسی از 29 % در نمونه با اندازه ذرات nm 16 به 45% در نمونه با اندازه nm 36 افزایش می یابد و سپس با افزایش اندازه ذرات کاهش یافته و در نمونه با اندازه ذرات nm 140، به 8 % می رسد. دمای کوری نمونه ها در محدوده دمای اتاق است که با کاهش اندازه ذرات مقداری افزایش می یابد. گذار فاز فرومغناطیس-پادفرومغناطیس در نانوذرات با اندازه کوچک تر از nm 36 دیده نمی شود. این گذار فاز در نمونه های با اندازه بزرگتر از nm 36 دیده می شود. نتایج به دست آمده نشان می دهند که علاوه بر آثار سطحی، ناهمگنیهای ذاتی در تعیین خواص مغناطیسی این منگنایت نقش دارند و فاز فرومغناطیسی در درون نانوذرات پادفرومغناطیسی وجود دارد. پدیده بایاس تبادلی در این نمونه ها بررسی شد. دیده شد که با افزایش اندازه ذرات، میدانهای بایاس تبادلی و وادارندگی کاهش می یابند. همچنین در نمونه با اندازه ذرات nm 16 اثر میدان اعمالی بر پدیده بایاس تبادلی نیز بررسی شد. مشاهده شد که میدانهای تبادلی و وادارندگی به صورت نمایی با میدان اعمالی کاهش می یابند که بر خلاف رفتار دیده شده در نانوساختارهای لایه ای است. اثر مگنتوکالریک در دو نمونه با اندازه ذرات nm 36 و nm140 با استفاده از اندازه گیری مغناطش، بررسی شد. در هر دو نمونه در اطراف دمای کوری، گذار فاز مرتبه دومی مشاهده شد که دارای اثر مگنتوکالریک معمولی است. علاوه بر این، در نمونه با اندازه nm140 گذار فازی از حالت فرومغناطیس به پادفرومغناطیس در دمای حدودk 225 دیده شدکه در نزدیکی این گذار، اثر مگنتوکالریک معکوس وجود دارد و در مقایسه با نمونه کپه ای آن بهبود یافته است. خواص مغناطیسیla1-xsrxmno3 (x=0.33) با اندازه nm 16 توسط اندازه گیری مغناطش بر حسب دما و میدان اعمالی و همچنین پذیرفتاری مغناطیسی بررسی شده است. ملاحظه می شود که این نانوذرات دارای ساختار هسته-پوسته هستند که به ترتیب شعاع و ضخامت آنها nm 6/6 و nm 4/1 می باشد. از منحنیهای پذیرفتاری مغناطیسی دیده شد که این نانوذرات دارای رفتار ابرپارامغناطیسی برهمکنشی در دماهای نزدیک به دمای اتاق هستند. برای تمایز حالت ابرپارامغناطیسی از فاز ابرشیشه اسپینی، از اثر حافظه ای در دو مد zfc و fc استفاده شده است. خواص الکتریکی یک نمونه از این ترکیب با اندازه دانه های حدود nm250 با استفاده از اندازه گیری مقاومت الکتریکی بررسی شده است. مغناطومقاومت نمونه در دمای اتاق و دمای k77 بر حسب میدان اعمالی اندازه گیری شد. در دمای اتاق مقدار آن در شرایطی که جریان موازی با میدان و یا عمود بر آن باشد، به بیش از 5 % می رسد. در دمایk 77 مقدار آن در میدان یک تسلا به بیش از 30 % می رسد. حساسیت به میدان مغناطیسی در دمای اتاق و دمایk 77 نیز محاسبه شد. اثر مگنتوکالریک در این ترکیب نیز بررسی شد. دیده شد که در دماهای بالاتر از دمای اتاق، این اثر دارای مقادیر قابل توجهی است که برای سرد سازی مغناطیسی در میدانهای میانی مناسب می باشد. خواص الکتریکی لایه نازک la0.67sr0.33mno3با ضخامتهای nm 45 وnm 55 بر حسب دما و میدان مغناطیسی نیز بررسی شده است. در هر دو نمونه رفتار غیر خطی در منحنیهای جریان-ولتاژ دیده می شود. رفتار الکتریکی در لایه نازک با ضخامتnm 55 از ترکیب مدل جهش پولارونهای کوچک با رابطه توانی پیروی می کند. مغناطومقاومت لایه نازک با ضخامت nm45 در میدانهای مغناطیسی میانی در دمای اتاق و بر حسب جریان اعمالی اندازه گیری شد. مغناطومقاومت منفی در میدانهای اعمالی t 5/0 و t 1، به ترتیب به 7 % و 16 % می رسد و در جریان اعمالی 6 میلی آمپر دارای بیشترین مقدار است. در میدانهای کوچک نیز مقدار مغناطومقاومت بزرگ است. در میدانt 2/0 مقدارآن به 6 % می رسد که برای کاربردهای عملی بسیار مناسب می باشد.