單、雙鈣鈦礦巨磁阻薄膜材料的微結(jié)構(gòu)分析.pdf

1、鈣鈦礦型錳氧化物巨磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)引起了材料學(xué)界和物理學(xué)界研究者的極大興趣。這不僅是因?yàn)榫薮抛璨牧显诖庞涗?、磁探針及傳感器等方面存在著巨大的?yīng)用潛力，還因?yàn)樗鼮槲覀兲峁┝素S富的物理圖景，如金屬一絕緣轉(zhuǎn)變、軌道有序、電荷有序及晶格畸變等。對(duì)于這些現(xiàn)象的分析將非常有助于強(qiáng)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)中相互作用實(shí)質(zhì)的理解。 隨著研究的不斷發(fā)展，作為與鈣鈦礦氧化物緊密相關(guān)的獨(dú)特一族，A<,2>B'B"O<,6>型雙鈣鈦礦氧化物也受到人們的普遍關(guān)注。這是由于A<

2、,2>B'B"O<,6>型雙鈣鈦礦氧化物是最有可能成為在室溫下實(shí)用的-類(lèi)磁電陽(yáng)材料。且這類(lèi)氧化物材料提供了更加豐富的變換組合，人們可以通過(guò)改變A位或B位的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)人們想探究的多種不同類(lèi)型的問(wèn)題。所有這些也為揭示多電子系統(tǒng)中電子輸運(yùn)、自旋排列以及關(guān)聯(lián)相互作用等屬性提供了良好的研究對(duì)象。 近年來(lái)，隨著薄膜制備技術(shù)的發(fā)展，人們開(kāi)始嘗試?yán)靡恍┚哂幸欢üδ艿男滦筒牧先ブ苽涓鞣N功能器件，其中一種選擇就是巨磁阻薄膜材料。由于對(duì)材料性能和結(jié)

3、構(gòu)的深入了解是開(kāi)發(fā)和研制器件的關(guān)鍵，因此，對(duì)材料微結(jié)構(gòu)的分析就顯得尤為重要。微結(jié)構(gòu)的研究與分析將非常有助于人們了解材料的宏觀特性，進(jìn)而探求強(qiáng)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的復(fù)雜物理機(jī)制。同時(shí)，對(duì)微結(jié)構(gòu)的研究也是研究薄膜生長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，以及分析界面影響因素的重要手段之一，也是確定最佳工藝制備條件的主要途徑，這對(duì)于薄膜器件來(lái)說(shuō)顯得尤為重要。 本文的主要工作就是研究在不同制備條件下的單鈣鈦礦、雙鈣鈦礦巨磁阻薄膜的微結(jié)構(gòu)；以及微結(jié)構(gòu)的不同對(duì)材料電學(xué)特性的影

4、響；同時(shí)我們還用網(wǎng)格模型對(duì)單鈣鈦礦的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模擬，并給出了初步的結(jié)果。單鈣鈦礦和雙鈣鈦礦樣品的制備采用的是傳統(tǒng)的溶膠.凝膠法(sol-gel)。在硅單晶片和砷化鎵單晶片上定向生長(zhǎng)的單鈣鈦礦的鑭鈣錳氧(La<,1-x>Ca<,x>MnO<,3>，(LCMO))系列薄膜樣品(x=0.2，0.4，0.6，0.8)并用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)來(lái)原子力顯微鏡(AFM)以及偏光顯微鏡對(duì)微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。同時(shí)，對(duì)在硅單晶片和

5、砷化鎵單晶片上定向生長(zhǎng)的單鈣鈦礦LCMO、雙鈣鈦礦鍶鐵鉬氧(Sr<,2>FeMoO<,6>(SFMO))薄膜樣品的電學(xué)特性進(jìn)行了分析。通過(guò)對(duì)樣品微結(jié)構(gòu)的對(duì)比分析得到了制備優(yōu)良的LCMO和SFMO鈣鈦礦薄膜材料的工藝條件。分析結(jié)果表明，薄膜的形貌及電學(xué)特性隨制備條件的不同而不同，母體溶液的濃度、母版襯底的類(lèi)型、薄膜厚度、摻雜比例對(duì)薄膜的形貌有著很大的影響。實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)了在某些特定的條件下薄膜為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的有趣現(xiàn)象，利用分形與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)對(duì)這