雙高摻雜錳氧化物薄膜的特性研究及薄膜生長的數(shù)值模擬.pdf

1、本文對鈣鈦礦錳氧化物薄膜材料的制備、結(jié)構(gòu)以及磁、光響應(yīng)特性等進行了實驗和數(shù)值模擬研究，具體研究內(nèi)容以及所得到的結(jié)果和結(jié)論總結(jié)如下：對高雙參雜錳氧化物L(fēng)a<,1/3>(Ca<,2/3>Sr<,1/3>)<,2/3>MnO<,3>材料特性方面進行了較為系統(tǒng)的研究： ①通過對錳氧化物L(fēng)a<,1/3>(Ca<,2/3>Sr<,1/3>)<,2/3>MnO<,3>靶材的制備和分析得出：樣品應(yīng)為多相。其中主相應(yīng)是贗立方鈣態(tài)礦結(jié)構(gòu)，同時樣品還

2、存在正交結(jié)構(gòu)等雜相，說明材料的制備是比較成功的； ②運用脈沖激光沉積(PLD)法制備了La<,1/3>(Ca<,2/3>Sr<,1/3>)<,2/3>MnO<,3>薄膜； ③La<,1/3>(Ca<,2/3>Sr<,1/3>)<,2/3>MnO<,3>薄膜X射線衍射數(shù)據(jù)表可以看出薄膜樣品的確沿著基底(012)晶面擇優(yōu)生長； ④從薄膜表面的原子力顯微鏡測試結(jié)果來看，其生長方式上是典型的三維島狀生長模式。薄膜膜面較為

3、平整，且少有較大突起。偶有裂痕，這可能是基底光滑度不高和膜與基底的應(yīng)力造成。退火后薄膜表面島的面積增加，沒有很高的凸起峰；晶面裂痕也變得不太清晰，薄膜的結(jié)構(gòu)進一步改善； ⑤La<,1/3>(Ca<,2/3>Sr<,1/3>)<,2/3>MnO<,3>薄膜在所測量的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出類半導(dǎo)體特性； ⑥在弱磁場下，La<,1/3>(Ca<,2/3>Sr<,1/3>)<,2/3>MnO<,3>薄膜具有負阻效應(yīng)； ⑦用連續(xù)

4、激光照射La<,1/3>(Ca<,2/3>Sr<,1/3>)<,2/3>MnO<,3>薄膜，發(fā)現(xiàn)對同一溫度點，電阻值增大了，應(yīng)該是激光照射后的光子激發(fā)和熱效應(yīng)的共同作用。 對脈沖激光束輻照下的靶材的熱/力學(xué)效應(yīng)、等離子體羽輝的輸運過程以及薄膜生長初期的形貌進行了數(shù)值分析和模擬研究： ①從脈沖束輻照材料動力學(xué)的角度對脈沖激光束輻照下的靶材的熱/力學(xué)效應(yīng)進行了理論上的探討，并應(yīng)用ANSYS軟件的熱分析功能對靶材的熱/力學(xué)效應(yīng)

5、進行了模擬，獲得了脈沖激光輻照下靶材的三維溫度場和熱應(yīng)力場分布。這對我們今后在應(yīng)用PLD技術(shù)進行薄膜生長方面，具有直接或間接的指導(dǎo)作用。 ②根據(jù)能量守恒原理給出了等離子體的產(chǎn)生方程，并將等離子體在空間的傳播近似的看作等溫膨脹和絕熱膨脹兩個過程，由此推導(dǎo)出等離子體在空間傳播的狀態(tài)方程，對等離子體的傳播方程進行差分求解，給出相應(yīng)分析的曲線； ③總結(jié)了薄膜生長的理論，利用動力學(xué)蒙特卡洛(KMC)方法，通過Microsoft．N