Nd$_{1-x}$Eu$_{x}$NiO$_{3}$ 化合物中的金属-绝缘体转变

为研究该系列化合物中金属-绝缘体(MI)相变的特征,合成了多晶 Nd$_{1-x}$Eu$_{x}$NiO$_3$($0 \leq x \leq 0.5$)化合物。样品通过溶胶-凝胶法制备,并在高达 80 bar 的氧气压力下于 $\sim$1000 $^\circ$C 进行热处理。对这些化合物进行了 X 射线衍射(XRD)、中子粉末衍射(NPD)、电阻率 $\rho(T)$ 和磁化强度 $M(T)$ 测量。NPD 和 XRD 结果表明,样品结晶为正交畸变钙钛矿结构,空间群为 $Pbnm$。结构参数分析显示,当发生电子局域化时,晶胞体积出现约 0.2% 的突然微小膨胀。该膨胀归因于平均 Ni-O 距离的微小增加(约 0.003 \AA{})以及 Ni-O-Ni 超交换角的同时减小(约 $- 0.5^\circ$)。$\rho(T)$ 测量显示,对于 $x = 0$ 和 0.50 的样品,MI 转变分别发生在 $T_{\rm MI}\sim 193$ K 至 336 K 的温度范围内。这些测量还显示 NdNiO$_{3}$ 在加热和冷却过程中存在较大的热滞回,表明 $T_{\rm MI}$ 处的相变具有一级相变特征。研究发现,Nd$_{0.7}$Eu$_{0.3}$NiO$_{3}$ 样品的热滞回宽度显著减小。结果表明,与 Nd 被 Eu 逐步取代相关的阳离子无序是改变 NdNiO$_{3}$ 中相变一级相变特征的原因。