锰酸锶镧
锰酸锶镧或锰酸镧锶（英語：Lanthanum strontium manganite，缩写LSM）又称锶掺杂锰酸镧，掺锶锰酸镧或镧锶锰氧（缩写LSMO），是一种钙钛矿型氧化物陶瓷材料，化学式La1−xSrxMnO3，其中x代表锶的掺杂水平。
结构
[编辑]LSM为黑色固体，密度约为6.5 g/cm3，根据制备方法以及掺杂水平的不同，其密度也发生相应变化[1]。
LSM作为一种钙钛矿材料（结构通式ABO3），镧（La）和锶（Sr）原子占据A位点，锰（Mn）原子占据B位点。其可视作亚锰酸镧（LaMnO3）中部分La3+被Sr2+取代的结果。由于是二价的Sr2+取代了三价的La3+，因此会产生额外的空穴来平衡电荷，并产生电子电导。
根据Sr掺杂水平x的不同，LSM的晶胞结构在菱方、立方和六方结构间变化，这种变化可以根据钙钛矿的戈尔德施密特容差因子（Goldschmidt tolerance factor）理论解释。其中Mn元素的氧化态可以利用X射线光电子能谱（XPS）检测Mn 2p3/2峰位置来测定[2]。
性质与用途
[编辑]LSM最初是作为一种电子导体来使用，其迁移数接近1。通常用作商业化的固体氧化物燃料电池（SOFCs）的阴极材料，在高温下有很高的电子电导率，且和SOFC常用的电解质材料钇稳定氧化锆（YSZ）在热膨胀系数上能良好匹配[1]。
LSM的电子态相图中有很多电子态，根据掺杂程度的不同呈现金属-绝缘体转变、顺磁性以及铁磁性[3]，居里温度约为350K[4]。也有报道称其存在格里菲斯相（Griffith phase）[5][6]。LSM作为锰系钙钛矿，研究表明其具有庞磁阻效应[7]。当x=0.5和0.7时，LSM为铁磁有序结构[2]，在x约0.3时为自旋半金属[8]。
因为其自旋半金属性质，在自旋电子学领域有潜在运用。在居里温度以上LSM会形成姜-泰勒极化子（Jahn-Teller polaron），并由此产生电子电导[4]。
参见
[编辑]参考文献
[编辑]- ^ 1.0 1.1 Armstrong TJ, Virkar AV. Performance of Solid Oxide Fuel Cells with LSGM-LSM Composite Cathodes. Journal of the Electrochemical Society. 2002, 149 (12): A1565. Bibcode:2002JElS..149A1565A. doi:10.1149/1.1517282.
- ^ 2.0 2.1 J. Ortiz, L. Gracia, F. Cancino, U. Pal; et al. Particle dispersion and lattice distortion induced magnetic behavior of La1−xSrxMnO3 perovskite nanoparticles grown by salt-assisted solid-state synthesis. Materials Chemistry and Physics. 2020, 246: 122834. S2CID 213205110. doi:10.1016/j.matchemphys.2020.122834.
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- ^ 4.0 4.1 Berkeley Lab View – April 29, 2005. lbl.gov. [17 May 2015]. （原始内容存档于11 September 2015）.
- ^ Deisenhofer J, Braak D, Krug von Nidda HA, Hemberger J, Eremina RM, Ivanshin VA, et al. Observation of a Griffiths Phase in Paramagnetic La1−xSrxMnO3. Physical Review Letters. 2005, 95 (25): 257202. Bibcode:2005PhRvL..95y7202D. PMID 16384501. S2CID 34041326. arXiv:cond-mat/0501443
. doi:10.1103/PhysRevLett.95.257202.
- ^ Dagotto E. Nanoscale Phase Separation and Colossal Magnetoresistance. The Physics of Manganites and Related Compounds. Springer. 2003. ISBN 978-3540432456.
- ^ Ramirez AP. Colossal magnetoresistance. J. Phys.: Condens. Matter. 1997, 9 (39): 8171–8199. Bibcode:1997JPCM....9.8171R. S2CID 250804797. doi:10.1088/0953-8984/9/39/005.
- ^ Park JH, et al. Direct evidence for a half-metallic ferromagnet. Nature. 1998, 392 (6678): 794–796. Bibcode:1998Natur.392..794P. S2CID 1233128. doi:10.1038/33883.
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