Investigation of Structural and Electrical Properties of Pr1.4- xLaxSr1.6Mn2O7 (x: 0; 0.4; 0.7; 1.0) Double Perovskite Manganite Compounds

Pr1.4-xLaxSr1.6Mn2O7 (x: 0; 0,4; 0,7; 1,0) Çift Perovskit Manganit Bileşiklerin Yapısal ve Elektriksel Özelliklerinin İncelenmesi

Abstract

In this study, the structural, morphological and electrical properties of Pr1.4- xLaxSr1.6Mn2O7 (x:0; 0.4; 0.7; 1.0) compounds prepared using the sol-gel method and sintered for 24 hours in air at 1000 oC were investigated. As a result of X-ray diffraction patterns (XRD) analysis, it was revealed that the compounds were composed of double perovskites with I4/mmm space group (tetragonal) and single perovskite compounds with R3 ̅ c space group (trigonal) in different ratios. It was found as a result of XRD refinements that the dominant perovskite phase among all compounds was the only perovskite phase and the weight percentage of this phase increased due to the increasing La doping. From the scanning electron microscopy (SEM) analyzes of the compounds with atomic force microscopy (AFM) and energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS) attachment, it was found that the grains on the surface grew and the voids decreased due to the displacement of La ions with Pr ions. As a result of EDS analysis, it was revealed that the targeted compounds were successfully produced in accordance with their stoichiometry. From the electrical resistance measurements (R-T) that change depending on the temperature, it is seen that the resistive behavior of the Pr1.4Sr1.6Mn2O7 compound, which shows semiconductor behavior and does not contain La ions, changes with the introduction of La ions into the structure, and that the compound containing the most La is a metal- insulator (TIM) at approximately 165.4 K. ) was found to show a phase transition.

Özet

Bu çalışmada sol-jel yöntemi kullanılarak hazırlanan ve 1000 oC’de hava ortamında 24 saat sinterlenen Pr1.4-xLaxSr1.6Mn2O7 (x:0; 0.4; 0.7; 1.0) bileşiklerinin yapısal, morfolojik ve elektriksel özellikleri incelenmiştir. X-ışınları kırınım desenleri (XRD) analizleri sonucunda, bileşiklerin farklı oranlarda I4/mmm uzay grubuna sahip (tetragonal) çift perovskit ve R3 ̅c uzay gurubuna sahip (trigonal) tek perovskit bileşiklerinden meydana geldiğini ortaya koymuştur. Tüm bileşikler içerisinde baskın olan perovskit fazın, tek perovskit faz olduğu ve artan La katkılamasına bağlı olarak bu fazın ağırlık yüzdesinin arttığı yapılan XRD arıtımları sonucunda bulunmuştur. Bileşiklerin atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve enerji dağılımlı x-ışını spektroskopi (EDS) ataçmanına sahip taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizlerinden, La iyonlarının Pr iyonları ile yer değiştirmesine bağlı olarak, yüzeydeki tanelerin büyüdüğü ve boşlukların azaldığı bulunmuştur. EDS analizleri sonucunda hedeflenen bileşiklerin stokiyometrilerine uygun bir şekilde başarılı olarak üretildiklerini ortaya koymuştur. Sıcaklığa bağlı olarak değişen elektriksel direnç ölçümlerinden (R-T), yarıiletken davranış gösteren ve La iyonu içermeyen Pr1.4Sr1.6Mn2O7 bileşiğinin direnç davranışının La iyonlarının yapıya girmesi ile değiştiği ve en çok La içeren bileşiğin yaklaşık 165,4 K’de metal-yalıtkan (TIM) faz geçişi gösterdiği bulunmuştur.