Skip to main content
SUPERVISOR
Hossien Ahmadvand,Parviz Kameli
حسین احمدوند (استاد مشاور) پرویز کاملی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Nahid Modaresi
ناهید مدرسی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Investigation the Effect of Co Doping on Structural, Magnetic and Electrical Properties of La0.5Ca0.5Mn1-xCoxO3 Manganites
In this thesis, the La 0.5 Ca 0.5 Mn 1-x Co x O 3 (0?x?0.25) micrometer and nanometer sized samples were synthesized by a simple method which is based on the solid state ball-milling and calcinations of acetate and nitrate precursors in the presence of citric acid and their structural, magnetic and electrical properties have been investigated. Reitveld refinement of X-ray diffraction patterns indicates an orthorhombic structure with Pnma space group for all the samples. In all samples with 1350 o C (S1350, micrometer sized samples) and 800 o C (S800, nanometer sized samples) sintering temperatures, the unit cell volume doesn’t change regularly with Co content in 0?x?0.025 samples, but it extremely decreases by further increase in Co doping level up to x=0.05. Since the average ionic radius of Mn av (0.585 ?) is between the ionic radius of Co 2+ (0.65 ?) and Co 3+ (0.55 ?), it can be assumed that Co ions exist in the form of Co 2+ and Co 3+ in these samples and the charge redistribution of Mn 3+ +Co 3+ ?Mn 4+ +Co 2+ occurs for 0?x?0.025 samples. In contrast, by further increase in Co doping level, the charge redistribution weakened, so the most of Co ions appear in the form of Co 3+ in samples. The drastic reduction of unit cell volume in x=0.05 sample, also can be explained on the basis of appearance and increase of Co 3+ ions which are smaller than Mn av ones. FE-ESM images confirm formation of micrometer and nanometer particles for S1350 and S800 samples respectively. In S1350 samples, the magnetization (M) and effective magnetic moment (µ eff ) increase initially by increasing x up to x=0.025 and after that they decrease by further increase in x for x=0.05. The ac magnetic susceptibility measurements show that in all S1350 samples, the charge ordering state is suppressed by increasing x. The low doping S1350 samples have thermal hysteresis because of the coexistence of FM and AFM phases and phase separation. Also, we report a feature of thermal hysteresis behavior in La 0.5 Ca 0.5 Mn 1-x Co x O 3 series, which is the inverted thermal hysteresis loop for 0.0075?x?0.05 samples. The notable point of this study is the ability of a small amount of Co doping (0.5 %) to induce insulator-metal transition in the insulating undoped sample at low temperatures in S1350 compounds. The ac susceptibility measurements of S800 compound indicate that all these samples have PM-FM transition with no charge ordering state. Also all of these samples show insulator-like behavior.
در این پژوهش، نمونه های منگنایت (25 / 0 x ??0) La 0.5 Ca 0.5 Mn 1-x Co x O 3 به روش تجزیه ی حرارتی نیترات ها و استات های مواد اولیه در حضور اسید سیتریک ساخته شدند و ویژگی های ساختاری، مغناطیسی و الکتریکی آن ها مورد بررسی قرار گرفت. تحلیل ریتولد پراش های پرتو ایکس نشان داد که همه ی نمونه ها دارای ساختار بلوری ارتورومبیک با گروه فضایی pnma می باشند. در همه ی نمونه های پخت شده در دماهای 800 (800S) و 1350 (1350S) درجه ی سانتی گراد، در ابتدا حجم یاخته ی واحد نمونه ها با افزایش میزان آلایش کبالت تا 025 / 0x= به صورت منظم تغییر نکرده است و پس از آن با افزایش بیشتر میزان آلایش، حجم یاخته ی واحد نمونه ی 05 / 0=x دچار کاهش شدید شده است. از آنجا که اندازه ی میانگین شعاع یون های (? 585 / 0) Mn av بین شعاع یونی (? 65 / 0) + 2 Co و (? 55 / 0) + 3 Co قرار دارد، ممکن است که در ترکیب های 025 / 0 x ??0، یون های کبالت به شکل + 2 Co و + 3 Co وجود داشته باشند و نوعی بازتوزیع یونی به شکل + 2 Co + +4 Mn ? + 3 Co + +3 Mn در نمونه های 025 / 0 x ??0 رخ داده باشد. بر خلاف آن با افزایش بیشتر میزان آلایش کبالت، بازتوزیع یونی آهسته تر انجام شده و بیشتر یون های کبالت در سیستم به شکل + 3 Co در نمونه ها ظاهر می شوند. کاهش شدید حجم یاخته ی واحد در نمونه ی 05 / 0=x را نیز می توان براساس زیاد شدن یون های + 3 Co در سیستم که کوچک تر از یون های Mn av هستند، توضیح داد. تصاویر FE-SEM نیز تشکیل دانه های میکرومتری و نانومتری را به ترتیب در نمونه های 1350S و 800S تأیید می کنند. در نمونه های 1350S ، در ابتدا با افزایش میزان آلایش تا 025 / 0=x ، مغناطش (M) و گشتاور مغناطیسی مؤثر (µ eff ) افزایش یافته و پس از آن با افزایش بیشتر میزان آلایش تا 05 / 0=x ، مغناطش و گشتاور مغناطیسی مؤثر کاهش می یابند. اندازه گیری های پذیرفتاری مغناطیسی متناوب نشان داد که در همه ی نمونه های 1350S، با افزایش میزان آلایش کبالت حالت نظم بار تضعیف می شود. نمونه های با آلایش کم پخت شده در دمای 1350 درجه ی سانتی گراد، پسماند گرمایی دارند که به دلیل وجود هم زمان دو فاز فرومغناطیس و پادفرومغناطیس و پدیده ی جدایی فاز است. ما هم چنین یک ویژگی از رفتار پسماند گرمایی در نمونه های 1350S را گزارش کردیم که همان معکوس شدن جهت پسماند گرمایی در نمونه های با میزان آلایش 05 / 0 x ?? 0075 / 0 است. نکته ی جالب توجه این پژوهش در این است که درصد کمی از آلایش کبالت (5/0 درصد) می تواند در نمونه ی آلایش نشده ی عایق پخت شده در دمای 1350 درجه ی سانتی گراد، گذار عایق-فلز ایجاد کند. اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی نمونه های 800S نشان داد که همگی این نمونه ها دارای گذار فاز پارامغناطیس به فرومغناطیس هستند و اثری از حالت نظم بار در این نمونه ها مشاهده نشد. اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی نمونه های 800S نیز بیان گر آن است که همگی نمونه های پخت شده در دمای 800 درجه ی سانتی گراد، رفتاری عایق‌گونه دارند و گذار عایق-فلزدر این نمونه ها مشاهده نشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی