掺杂稀土锰基氧化物的磁电阻特性

【摘要】：掺杂稀上锰基氧化物 Re_(1-x)A_xMnO_3(Re=La，Pr等稀土元素，A＝Ca，Sr,Ba等 两价金属元素）由子具有庞磁电阻（CMR）效应，并在信息技术领域有着广阔 的应用前景，从而成为新兴交叉学科-磁电子学研究的重要对象。本论文从掺 杂稀土锰基氧化物材料室温磁电阻特性的改善和制备工艺的简化出发，开展了 La_(1-x)A_xMnO_3(A=Ca,Ba，Pb）体材料CMR效应的研究，还采用金属有机物分解 法（MOD）制备了CMRLa_(1-x)A_xMnO_3(A＝Ca，Ba，Sr）薄膜，主要研究结果如下： 利用固相反应法首次制备得到了具有较大室温CMR效应的二元掺杂的镧 锰氧化物La_(0.67)(Ca_(0.6)Ba_(0.4))_(0.33)MnO_z体材料，其居里温度T_c为312K；外加磁场为 6 kOe时，在306K温度下其CMR峰值达到24.7％；在室温300K处，MR值 仍达 20％，远大于La_(0.67)C_(0.33)MnO_3和La_(0.67)Ba_(0.33)MnO_3体材料的室温MR值(2％和 2．4％）。 研究了烧结工艺对La_(0.67)Pb_(0.33)MnO_3体材料CMR效应的影响。高温长时间 的烧结引起样品中掺杂元素Pb的严重缺失，并导致居里温度的急剧降低，但 样品仍具有典型的CMR效应特征。在相对较低的温度下烧结的样品中观察到 了疏松的结构缺陷，受结构缺陷影响，其金属－半导体转变平滑，且远离铁磁相 变，外磁场下的磁电阻在测量温度范围内随温度下降而单调上升。 首次采用MOD法在非晶石英衬底上成功地制备出了具有一定(202）取向 的 La_(0.67)A_(0.33)MnO_z（A＝Ca，Ba，Sr）多晶薄膜。其中，La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_z薄膜室温下的 MR随外磁场变化具有优良的线性度，在10kOe磁场下，MR值达到 5％，而 La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_z和La_(0.67)Ba_(0.33)MnO_z薄膜在室温下磁电阻效应很弱。薄膜具有氧 缺位，使得T_c温度比相应组分的体材料要低。疏松的结构缺陷使得薄膜金属－ 半导体转变平缓，且远离铁磁相变，而外磁场下的磁电阻随温度降低而单调上 升。低温下，薄膜具有显著的低场磁电阻效应和垂直各向异性的磁电阻效应。 低场磁电阻效应与晶界附近的载流子输运密切相关。磁电阻的垂直各向异性主 要由退磁场引起。温度上升时，载流子热散射降低了低场磁电阻效应。在T_c温 度以上，低场磁电阻效应和磁电阻的垂直各向异性消失。 11 中科院上海冶金研究所博士学位论文·摘要 研究了不同衬底上制备的 L％刃Sr门。MnOz薄膜的磁电阻效应。在各衬底上 生长的样品在低温下都具有低场磁电阻效应。除了沉积在陶瓷衬底上的颗粒十 分粗大的的薄膜外，样品的磁电阻均有显著的垂直各向异性。室温下，沉积在 各衬底上的薄膜的 MR随外磁场变化均有较好的线性度，在 10 hoe磁场下，AO｛ 值在 2斗～5％之间。实验中还发现，退火工艺对叫。雀。。MnOz薄膜的磁电阻 特性影响不大。对干沉积在石英衬底上的＊。在 刀MnOz薄膜，室温下不同退 火工艺的样品的磁电阻随外磁场变化均有很好的线性特征，10 hoe磁场下，帆 值均在5％左右。 研究了不同掺 Sr量的 La；／…noz（x0．l，0 3 3，0石，0．8）薄膜的输运特性。 掺 Sr量 x 5 0石时，薄膜均有铁磁相变和磁电阻效应。与叫／。。MnOz类似， L％卢r川MnOz具有金属－半导体转变，但掺Sr量x＝06，08的样品在所测温度范 围内没有观察到金属－半导体转变，且叫卢rMMnOz没有磁电阻效应。室温下， 只有叫。在r门。MnOz薄膜的磁电阻随外磁场变化具有很好的线性特征。 研究了 A位掺杂对L’aAOHMnO／A—Ca，Sr， Ba）薄膜磁电阻效应的影响。 f L％。，AO。。MnO人A－Sr， Ba，）A位掺入一定量的两价金属 Mg后，产生晶格畸变， 铁磁性和导电性变弱。在外磁场下，与自旋晶格散射相关，掺Mg后的薄膜在 低温一定的区域内具有更高的磁电阻效应，但在室温下由于铁磁性的消失，其 磁电阻效应很弱。L％。在HMnOz中A位掺入一定量的稀土元素Sin后，晶格畸 变较小，引起铁磁性和导电性降低的程度不如掺Mg的大。Sin的掺入