La-,1-x-Ca-,x-MnO-,3-薄膜微結(jié)構(gòu)及溫度—電阻特性的研究.pdf

1、本文采用射頻磁控濺射法制備鈣鈦礦結(jié)構(gòu)La1-xCaxMnO3(LCMO)薄膜，采用熱重—差熱分析儀(TG-DSC)、X射線衍射儀(XRD)、原子力顯微鏡(AFM)、X射線光電子能譜儀(XPS)等分析測(cè)試手段系統(tǒng)研究了基片與薄膜間晶格失配度、退火溫度以及氧等離子處理對(duì)La1-xCaxMnO3薄膜微結(jié)構(gòu)及溫度—電阻特性的影響。 TG-DSC分析表明，La1-xCaxMnO3在847℃左右完成鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的相變，為薄膜的熱處理提供了實(shí)驗(yàn)

2、依據(jù)。 XRD的研究結(jié)果表明，當(dāng)基片與LCMO薄膜間的晶格失配度較小時(shí)，薄膜和基片具有一致的晶格取向，薄膜具有較好的外延結(jié)構(gòu)特征。沉積在STO基片上的LCMO薄膜在面內(nèi)方向受張應(yīng)力作用，垂直方向上的晶格常數(shù)相對(duì)縮小，沉積于LAO基片上的LCMO薄膜在面內(nèi)方向受壓應(yīng)力作用，垂直方向上的晶格常數(shù)相對(duì)增大。AFM的分析表明，晶粒尺寸隨退火溫度的升高而增大，晶界減少。退火溫度在650℃-750℃之間，表面粗糙度隨退火溫度的升高而增大，在

3、750℃-850℃之間，表面粗糙度隨溫度的升高而減小。 XPS分析表明，隨退火溫度的升高，LCMO薄膜的氧含量逐漸增大，Mn4+/Mn3+比逐漸增大。氧等離子處理可有效提高LCMO薄膜的氧含量，提高M(jìn)n4+/Mn3+比。650℃退火并氧等離子處理后的LCMO薄膜的氧含量達(dá)到62.18at％，接近La1-xCaxMnO3薄膜的理想化學(xué)計(jì)量比。 LCMO薄膜的溫度—電阻關(guān)系強(qiáng)烈依賴于薄膜的氧含量和Mn4+/Mn3+比。在溫度

4、范圍220K-290K內(nèi)，未經(jīng)氧等離子處理的薄膜沒有Tp出現(xiàn)，其Tp小于220K。而退火溫度為700℃、750℃、800℃、850℃并經(jīng)氧等離子處理后的LAO基片上沉積的LCMO薄膜的Tp分別出現(xiàn)在249K、245K、253K、258K，說明氧等離子處理可有效提高LCMO薄膜的Tp。其原因是LCMO薄膜經(jīng)氧等離子處理后氧含量增加，Mn4+/Mn3+比增大，雙交換作用增強(qiáng)，從而使薄膜電阻下降，Tp提高。而STO基片和Si基片上沉積的LCM