论文部分内容阅读
钙钛矿结构锰氧化物一直都是凝聚态物理领域的一个研究热点。电荷、自旋、轨道和晶格自由度之间的强耦合产生了奇特的物理性质，如金属-绝缘体转变、庞磁阻效应、丰富多彩的电荷/自旋/轨道有序相。特别是庞磁阻效应，对其研究不仅能加深我们对强关联体系中电子-电子相互作用的认识，而且在应用方面如磁感应和磁存储器件上具有广阔的前景。目前，大多数锰氧化物的研究都是在通过脉冲激光沉积法在单晶衬底上制备的高质量外延薄膜上开展的。然而，由于脉冲激光沉积设备昂贵，沉积速率低且很难制备大面积均匀的薄膜，因此这种方法主要用于实验室研究中，难以适应工业上大面积生产的需求。在本文中，通过化学溶液法在单晶衬底上制备锰氧化物薄膜，这种方法成本低廉、操作简单方便、能够精确控制薄膜组分并且能够制备出大面积均匀的薄膜，因此具有潜在的工业应用价值。本论文所取得的主要成果如下:
1.利用化学溶液法在LaAlO3和SrTiO3单晶衬底上成功地制备出了具有高度择优取向的La0.7Ca0.3MnO3薄膜，研究了前躯体溶液浓度、热处理温度、薄膜中氧含量、衬底、薄膜厚度等对薄膜的晶体结构和电输运性质的影响。发现从稀溶液制备的薄膜具有更低的电阻率;更高的热处理温度有利于薄膜的结晶化并增强晶粒之间的连结性;薄膜中的氧含量对其晶格结构和输运有重要作用;衬底和膜厚度在薄膜中引起的面内和垂直膜面的应变通过改变品格常数对薄膜中的电输运产生重要影响。
2.在SrTiO3单晶衬底上成功制备了高质量的La0.8Ba0.2MnO3薄膜，研究了其在磁场下的电输运特性。在约1.4T的磁场下，在260K附近获得了约26％的磁阻，同时通过霍尔效应确定了薄膜中的载流子类型为空穴且浓度比理论值偏大。还研究了薄膜微桥在不同大小的测试电流下的输运性质，发现电流超过一定阈值后薄膜的电阻率随电流的增大而急剧下降，利用电流驱使微桥中铁磁导电通道的形成合理地解释了这一现象。
3.首次通过化学溶液法在Nd∶SrTiO3导电单晶衬底上制备出了具有良好整流特性的异质结。利用肖特基结的理论对异质结在正向偏置和反向偏置下的输运特性进行了分析。由于异质结的两种构筑材料Nd∶SrTiO3和La0.8Ba0.2MnO3的载流子浓度非常高且皆偏离了传统的单电子理论能描述的范畴，空间电荷区有着更丰富的物理性质。在这一异质结中发现了结电阻的金属-绝缘体转变以及在磁场下结电阻在不同温度区域表现出正或负的磁阻行为。同时，也注意到由于化学溶液法本身的缺陷，所制备的异质结品质不高，存在的缺陷对结的性质有显著的影响。