Effects of Al³⁺ Doping on the Structure and Electrical Transport Property of La_0.8Sr_0.2Mn_1-xAl_xO₃

Al 3+ 掺杂对 La 0.8 Sr 0.2 Mn 1-x Al x O 3 电输运性能的影响 张爱梅, 朱佳佳, 方天诚, 潘茜茜 (河海大学 理学院, 南京 210093) 摘 要: 钙钛矿锰氧化物 La 1-x Sr x MnO 3 (LSMO)作为一种代表性庞磁阻材料, 在磁传感器等领域具有广阔的应用前 景, 但在低磁场和室温下很难获得显著的庞磁阻效应。 为提高 LSMO 磁电阻效应和转变温度, 本研究采用传统固 相反应法制备了 La 0.8 Sr 0.2 Mn 1-x Al x O 3 (0≤x≤0.25)(LSMAO)多晶样品,并系统分析了 Al 3+ 掺杂对 LSMO 电输运性质 和磁电阻效应的影响。X 射线衍射(XRD)图谱表明 LSMAO 样品具有单一的菱方结构, 属于 R3C 空间群。电输运 性质研究发现, 样品的电阻率随 Al 3+ 的掺杂呈指数型上升, 且外加磁场使金属-绝缘体转变温度有所提高。这可能 是由于 Al 3+ 稀释了 Mn 3+ /Mn 4+ 离子网络, 在减少载流子数量的同时增加了磁无序。 此外, LSMAO 陶瓷的导电机理随 Al 3+ 的掺杂从小极化子模型(Small polaron hopping model, SPH)转变成变程跳跃模型(Variable range hopping model, VRH), 说明非磁性的 Al 3+ 抑制了铁磁团簇间的载流子交换, 使得小极化子热激活近邻跃迁过程被抑制。 LSMAO 的 磁电阻效应从 21.03% (x=0)增大到 59.71% (x=0.25),证明 Al 3+ 掺杂可有效增强 LSMAO 的磁电阻效应。