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La_(1-x)Bi_xMnO_3及其薄膜的制备与物性的研究

玉英  
【摘要】: 钙钛矿结构的锰氧化物材料所表现出的巨磁电阻效应(CMR),在提高磁存储密度以及作为磁传感器等方面的应用具有十分广阔前景。这类材料属于强关联体系,有着不同寻常的电磁输运性能,蕴涵了丰富的物理内涵,因此而成为当今凝聚态物理学和材料物理学中最前沿的领域之一。在本论文中,作者通过实验研究,对三价元素Bi掺杂锰氧化物LaMnO_3块材和薄膜的物理性质进行了深入研究,得到了有一定价值的结果。 第一章详细介绍了掺杂稀土锰氧化物材料CMR效应的研究进展及物理性质,并对CMR效应可能的理论模型进行了分析。 第二章中对La_(1-x)Bi_xMnO_3(x=0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)多晶块材的晶体结构、微结构以及电磁输运性质进行了系统的研究。X射线衍射(XRD)测试结果表明Bi由低掺杂到高掺杂,材料的晶体结构发生了由菱面对称—正交对称—菱面对称的物相转变。扫描电子显微镜(SEM)观察的结果表明低掺杂时有清晰可见的晶界,随着Bi掺杂量的增加晶粒尺寸逐渐增大。红外吸收光谱测量发现样品在580-606cm~(-1)范围出现了吸收峰并且峰的位置随着Bi掺杂量的增加而向低频方向偏移。在室温300K和液氮77K环境温度下对以上系列样品进行了磁电阻测试,发现同一个样品在液氮77K的磁电阻比室温300K的磁电阻明显大,而且样品的磁电阻随着Bi掺杂浓度的增加先增大后再减小,其中x=0.2的样品的磁电阻效应最明显,磁场为1.5 T,在室温300K及液氮温度77K条件下,样品的磁电阻MR分别达到0.34%和15.67%。 第三章着重研究了La_(0.8)Bi_(0.2)MnO_3薄膜的结构及性质。采用射频磁控溅射方法在Si[100]衬底上制备了La_(0.8)Bi_(0.2)MnO_3薄膜,并对薄膜进行不同温度的热处理。XRD结果表明:薄膜的晶体结构为钙钛矿菱形结构,退火温度增强了衍射峰强度;AFM结果表明:随着退火温度的升高薄膜的晶粒逐渐增大,表面粗糙度逐渐减小;XPS结果表明:随着退火温度的升高薄膜中Mn~(4+)/Mn~(3+)的比值增大,这有利于提高双交换作用;磁电阻测试表明:退火温度对薄膜的磁电阻有重要影响,薄膜的磁电阻随着退火温度升高而增大,当磁场为1.5 T、温度为77 K时,850℃退火后的薄膜的磁电阻达到26.98%。


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