脈沖激光沉積技術(shù)制備Ba-,2-FeMoO-,6-薄膜及電磁性質(zhì)研究.pdf

1、雙鈣鈦礦氧化物Sr2FeMoO6被發(fā)現(xiàn)具有室溫低場(chǎng)磁電阻效應(yīng)，因而被視為最有可能在室溫下使用的磁電阻材料，其磁電阻效應(yīng)在大密度磁記錄、傳感器開關(guān)等領(lǐng)域的誘人前景及其物理上的深刻內(nèi)涵成為當(dāng)前材料學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。近年來由于薄膜技術(shù)的發(fā)展，使在較低溫度下沉積高質(zhì)量的外延或擇優(yōu)取向的薄膜成為可能。對(duì)于磁性材料的應(yīng)用要求提出薄膜化、小型化和高集成度，在這種研究背景下，對(duì)磁電阻行為優(yōu)異的雙鈣鈦礦材料薄膜化就具有十分重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。雙鈣鈦

2、礦薄膜電磁性質(zhì)是研究該材料的重要內(nèi)容之一。由于制備技術(shù)和工藝的差別，尤其是制備薄膜所選取的襯底、薄膜制備的溫度及薄膜厚度等條件影響，雙鈣鈦礦的電磁性能表現(xiàn)出很大的差異?；诖苏J(rèn)識(shí)，本論文采用脈沖激光技術(shù)在SrTiO3(100)和LaAlO3(100)(110)在不同溫度下，制備了不同厚度的雙鈣鈦礦Ba2FeMoO6薄膜，并且測(cè)量了薄膜的電磁性質(zhì)，以期望研究得出Ba2FeMoO6薄膜合適的生長(zhǎng)條件，同時(shí)發(fā)現(xiàn)襯底、生長(zhǎng)溫度和薄膜厚度，對(duì)電磁

3、性質(zhì)的影響，并對(duì)該影響進(jìn)行解釋。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下： 1、采用溶膠—凝膠法制備了Ba2FeMoO6材料的陶瓷靶材，通過X射線圖樣表明為單相的雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)；首次用脈沖激光沉積技術(shù)制備了雙鈣鈦礦Ba2FeMoO6薄膜，在SrTiO3(100)和LaAlO3(100)(110)襯底上分別在700℃、800℃和900℃下生長(zhǎng)了厚度為100nm的Ba2FeMoO6薄膜，X射線測(cè)試表明，Ba2FeMoO6薄膜基本沿襯底晶向取向生長(zhǎng)，但

4、是也有一定幾率生長(zhǎng)出Ba2FeMoO6的(222)衍射峰，原因可能是因?yàn)橐r底和Ba2FeMoO6薄膜的晶格失配引起的。在不同襯底不同生長(zhǎng)溫度下，生長(zhǎng)出的Ba2FeMoO6薄膜的衍射峰強(qiáng)度有明顯變化，說明在沉積速率相同的情況下，溫度對(duì)不同晶面的影響是不一樣的；在800℃下，用脈沖激光沉積技術(shù)在SrTiO3(100)襯底上生長(zhǎng)了100nm-250nm的Ba2FeMoO6薄膜，沿襯底晶向取向生長(zhǎng)的Ba2FeMoO6(200)和(400)衍射峰

5、逐漸增強(qiáng)，表明在相同溫度相同襯底的條件下，隨著薄膜的生長(zhǎng)，系統(tǒng)的晶格匹配程度提高，較厚的薄膜質(zhì)量較高。 2、通過原子力顯微鏡表征Ba2FeMoO6薄膜的表面形態(tài)，薄膜表面起伏比較大，原因是采用高真空鍍膜影響了薄膜表面的平整度，在LaAlO3襯底上生長(zhǎng)的Ba2FeMoO6薄膜出現(xiàn)條紋型空洞，表明在該襯底上生長(zhǎng)Ba2FeMoO6薄膜的過程中，島嶼模式生長(zhǎng)比較嚴(yán)重，表面平整度低于在SrTiO3襯底上面生長(zhǎng)的Ba2FeMoO6薄膜。

6、 3、測(cè)量所制備的Ba2FeMoO6薄膜的M—H曲線，通過計(jì)算得到每分子飽和磁矩，在相同襯底不同溫度下生長(zhǎng)的同厚度Ba2FeMoO6薄膜，其飽和磁矩伴隨溫度的升高而增大，原因可能是在高溫下Ba2FeMoO6薄膜形成了較少的反位缺陷，反位缺陷的減少使薄膜的飽和磁矩增大；在相同襯底相同溫度下，Ba2FeMoO6薄膜的飽和磁矩伴隨溫度的升高而下降，根據(jù)薄膜的表面形態(tài)觀察，薄膜生長(zhǎng)不均勻，伴隨薄膜厚度的增加，表面應(yīng)力逐漸增大，使其飽和磁矩下

7、降；在相同溫度，不同襯底，不同晶向生長(zhǎng)的相同厚度的Ba2FeMoO6薄膜，其飽和磁矩的變化是，在SrTiO3(100)襯底上生長(zhǎng)的大于在LaAlO3(100)上生長(zhǎng)的大于在LaAlO3(110)，推測(cè)原因是，在襯底形成的反位缺陷，SrTiO3(100)大于LaAlO3(100)大于LaAlO3(110)。但是該推測(cè)仍需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 測(cè)量了各薄膜材料的電阻率，在不同襯底上生長(zhǎng)的Ba2FeMoO6薄膜的電阻率變化很大，靶材電阻率