بررسی برخی از ویژگی‌های الکتریکی و اپتیکی منگنایت کلسیم تهیه شده به روش واکنش حالت جامد و سل_ژل

نویسندگان

دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

در این پژوهش، نمونه­های 3CaMnO به دو روش واکنش حالت جامد و سل-ژل (ژل سوزی) با دمای برشتن C°800 تهیه شدند. ساختار و میانگین اندازه­­ی ذرات پودرهای به دست آمده به ترتیب با پراش پرتو X (XRD) و میکروسکوپ الکترونی تراگسیلی (TEM) بررسی شدند. نتایج نشان می­دهند که میانگین اندازه­ی ذرات به دست آمده از روش سل-ژل در حدود  nm85 است. گاف اپتیکی نمونه­ها از نمودار بیناب جذبی اندازه­گیری و برای نمونه­های تهیه شده به روش واکنش حالت جامد برابر  eV40/3 و برای روش سل-ژل برابر eV 46/3 به دست آمدند. همچنین تشکیل ساختار پروسکایت نمونه­ها به روش بیناب سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR) مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. اندازه­گیری مقاومت ویژه­ی الکتریکی نمونه­ها در بازه­ی دمایی K550-300 نشان داد که با افزایش دما مقاومت الکتریکی کاهش می­یابد و مقاومت الکتریکی نمونه­ی تهیه شده به روش سل-ژل کمتر از نمونه­ی تهیه شده به روش واکنش حالت جامد است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of electrical and optical properties of calcium manganites prepared from solid state reaction & sol-gel

چکیده [English]

In this research, CaMnO3 powders have been synthesized by solid state reaction and sol-gel methods at calcination temperature of 800°C. Particle size and morphology of the calcined powders have been investigated using XRD and TEM techniques. TEM image showed that the average particle size of the samples, prepared by sol-gel method, is about 85 nm. The optical gap was measured using the absorption spectrum of the powders. The value of the band gap was found for the sample synthesized by sol-gel method is about  3.46eV and that  for sample prepared by solid solution to be about 3.40eV. Also the phase formation of the powders has been studied by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. Resistivity measurements of the samples between 300-550°K revealed that resistivity of the samples decreases with increasing temperature.

کلیدواژه‌ها [English]

  • solid state reaction
  • Sol-gel
  • perovskite
  • CaMnO3
[1] E. Dagotto, T. Hotta, A. Moreo, “Colossal magnetoresistant materials: the key role of phase separation”, Phys. Rep 344, (2001) 1-153.

[2] J. A. Souza, J. J. Neumeier, R. K. Bollinger, B. McGuire, C. A. M. dos Santos, H. Terashita, “Magnetic susceptibility and electrical resistivity of LaMnO3, CaMnO3, and La1−xSrxMnO3 (0.13≤x≤0.45) in the temperature range 300–900 K”, Phys. Rev. B 76, (2007) 024407.

[3] S. Boskovi, J. Duki, B. Matovi, Lj. Zivkovic, M. Vlaji, V. Krsti, “Nanopowders properties and sintering of CaMnO3 solid state reactions”, J. Alloys Compd, (2008) 282–287.

[4] J. W. Park, D.H. Kwak, S.H. Yoon, S.C. Choi, “Thermoelectric properties of Bi, Nb co-substituted CaMnO3 at high temperature”, J. Alloys Compd 487, (2009) 550–555.

[5] I. Gil de Muro, M. Insausti, L. Lezama, T. Rojo, “Morphological and magnetic study of CaMnO3- δ oxides obtained from different routes”, J. Solid State Chem 178 (2005), 928-936.

[6] Qingdi Zhou, Brendan J. Kennedy, “Thermal expansion and structure of orthorhombic CaMnO3”, J. Phys. Chem. Solids 67, (2006) 1595–1598.

[7] H. Taguchi, Y. Kuniyoshi, M. Nagao, “Synthesis of CaMnO3 and electrical properties under various relative pressures of water vapor”, J. Mater. Sci. let, (2004) 675-676.

[8] J.W. Park , D.H. Kwak , S.H. Yoon , S.C. Choi, “Thermoelectric properties of Bi, Nb co-substituted CaMnO3 at high temperature”, J. Alloys Compd 478, (2009) 550-555.

[9] Izaskun Gil de Muro, Maite Insausti, Luis Lezama, Teo´ filo Rojo, “Morphological and magnetic study of CaMnO3-x oxides obtained from different routes”, J. Solid State Chem 178, (2005) 928–936.

[10] D. Flahaut, T. Mihara and R. Funahashi, N. Nabeshima, K. Lee, H. Ohta and K. Koumoto, “Thermoelectrical properties of A-site substituted Ca1−xRexMnO3 system”, j. Appl. Phys 100, (2006) 084911.

[11] Anita Dasu, “Studies of Mixed-Anion Manganites and Other Compounds”, Youngstown state university, 23August, (2008).

[12] W. Paszkowicz, J. Piętosa, “on the orthorhombic distortion of CaMnO3-δ”, Institute of Physics, Polish Academy of Sciences, al. Lotnikow 32/46, (2007) 02-668 Warsaw, Poland.

[13] M.E. Melo Jorge, A. Correia dos Santos, M.R. Nunes, “Effects of synthesis method on stoichiometry, structure and electrical conductivity of CaMnO3-δ”, Int. J. Inorg. Mater 3, (2001) 915–921.

[14] M. E. Melo Jorge, M. R. Nunes, R. Silva Maria, D. Sousa, “Metal-Insulator Transition Induced by Ce Doping in CaMnO3”, Chem. Mater 17, (2005) 2069-2075.

[15] P. Duran, J. Tartaj, F. Robio, C. Moure, O.Pena, “Preparation and power characterization of spinle-type CoxNiMn2-xO4(0/2≤x≤1/2) by the ethylene glycol-metal nitrate polymerized complex process”, J. Eur. Ceram. Soc 24, (2004) 3035-3042.

[16] Y .P. Jiang, X. G. Tang, Q. X. Liu, Q. Li, A. L. Ding, “Optical properties of Pb(Zr0.53Ti0.47)O3 thin film on Pt-coated Si substrates measured spectroscopic ellipsometry in UV-vis-NIR region”, Mater. Sci. Eng. B 137, (2007) 304-309.

[17] J. R. Sun, S. Y. Zhang, B. G. Shen, H. K. Wong, “Rectifying and photovoltaic properties of the heterojunction composed of CaMnO3 and Nb-doped SrTiO3”, Appl. Phys. Lett., 86, (2005) 053503.



[18] L. V. Nomerovannaya, A. A. Makhnev, A. M. Balbashov, “Ellipsometric Study of the Optical Properties of Ca1-xLaxMnO3 Single Crystals (x= 0–0.2) under n-Type Doping”, Fiz. Tverd. Tela 2, (2006) 291–296

[19] Satadeep Bhattacharjee, Eric Bousquet, Philippe Ghosez, “Engineering Multiferroism in CaMnO3”, Phys. Rev. Lett 102, (2009) 117602.