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《华中科技大学》 2004年
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锰基钙钛矿三明治多层膜和金属颗粒膜的电磁输运行为研究

冯文  
【摘要】:磁电阻薄膜材料具有十分重要的理论和应用价值。本论文主要研究对象是两种类型的磁电阻薄膜材料:锰基钙钛矿结构氧化物三明治多层膜和金属颗粒膜。研究这两种类型磁电阻薄膜材料的制备方法、微观结构和基于电子的电荷与自旋的输运特性及磁电阻效应。实验上得到了一些重要的结果,对这些结果从理论上作了一些尝试性的解释。全文研究内容及结论如下: 第一章:概述了各种磁电阻薄膜材料的研究发展情况,重点介绍了锰基钙钛矿结构氧化物薄膜和金属颗粒膜研究的基本问题; 第二章:首先介绍了磁控溅射的基本原理和镀膜工艺以及我们使用的磁控溅射设备性能和操作,然后对薄膜样品厚度、结构、表面形貌和电磁输运性能的测试方法进行了介绍; 第三章:(1)在取向为(100)的LaAlO3基底上制备了La0.67Sr0.33MnO3(LSMO)和La0.7Ca0.3MnO3(LCMO)单层薄膜,对样品的输运行为以及制备工艺对薄膜性能的影响进行了研究;(2)重点在取向为(100)的LaAlO3基底上制备了两组La0.67Ca0.33MnO3/ La0.67Sr0.33MnO3/La0.67Ca0.33MnO3-( (LC/LS/LC)三明治多层膜。发现:当上下两层厚度一定时,随着中间层(LS)厚度增加,样品的电阻率减小,金属-绝缘体转变温度(TP)向高温方向移动,在中间层(LS)厚度保持一定时,随着上下两层(LC)厚度增加,其电阻率和金属-绝缘体转变温度(TP)出现同样的变化规律。基于双交换理论,我们对以上由于三明治多层膜中的层间相互作用所引起的样品输运行为的变化给出了尝试性解释。最后在对三明治多层膜的磁电阻效应的研究中发现了比较大的超大磁电阻效应; 第四章:(1)在玻璃绝缘基底上制备了不同沉积时间的金属Fe颗粒膜,通过对颗粒膜样品的隧道扫描显微镜(STM)分析得到了不同沉积时间的颗粒膜样品的表面形貌特征,通过对颗粒膜样品的电阻与温度关系的测量分析,发现随着沉积时间的减小颗粒膜样品输运行为由金属性导电行为逐渐过渡到了绝缘体导电行为;(2)重点在表面附着了一层超薄绝缘SiO2层的半导体Si基底上制备了一组不同沉积时间的金属Fe颗粒膜。发现:沉积时间比较长(为30秒)的样品在整个测量温度范围内表现为金属导电行 WP=5 为,沉积时间很短(为5秒)的样品在整个测量温度范围内表现为绝缘体导电行为,特别发现。还特别发现:随着温度的降低,金属Fe沉积时间为20秒的颗粒膜样品的电阻,在250K温度附近,有一个由绝缘体导电行为向金属导电行为的转变,金属Fe沉积时间为10秒的颗粒膜样品的电阻,在250K温度以下,有一个很宽的电阻平台。我们认为原因是:在这种颗粒膜样品中存在两个可能的电子导电通道Si基底和基底上的金属Fe,随着金属Fe沉积时间和测量温度的变化,电子导电通道会出现选择性,而且这两个导电通道本身的导电特征也会发生变化。对这种颗粒膜样品的磁电阻分析也证明了以上解释的合理性。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TB383

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