论文部分内容阅读
电脉冲诱导电阻转变效应(EPIR)具有电阻转变速度快、可逆等特点，利用材料的这种特性制成的电阻式随机存储器(RRAM)具有非易失性、并且存储单元可以做的相当小，符合新一代高密度、高速度和低能耗存储器件的发展目标。但对EPIR效应的机理却一直没有统一的认识，成为阻碍RRAM存储器发展的关键因素，主要问题集中在对EPIR效应中界面效应和体效应作用的认识上。由于薄膜的厚度非常小，其界面效应和体效应很难区分。本论文选取体效应明显的La1-xCaxMnO3(LCMO)块体样品为研究对象，系统地研究了LCMO块体样品的EPIR效应，以及EPIR效应对材料的磁性和比热等性质的影响，并对低温高磁场下的EPIR效应、电致电阻(CER)效应和退火对材料磁性和比热的影响进行了对比研究。发现EPIR效应是由于材料的体效应变化引起的，电脉冲诱导氧离子迁移在EPIR效应中起关键性的作用。本论文主要开展了以下工作：
1.用化学溶液法制备了LCMO粉体材料，分别用放电等离子烧结(SPS)和常压烧结方法制备了多晶LCMO块体样品；设计和搭建了适用于测试块体材料EPIR效应的自动测试系统和低温多功能测试系统；在块体LCMO材料中发现了EPIR效应。
2.系统研究了LCMO(x=0.1、0.3和0.5)样品在电脉冲诱导的不同电阻状态下的磁矩和比热性质。通过对比不同电阻状态下La0.7Ca0.3MnO3样品的居里温度和金属-绝缘体转变温度随电阻状态的变化，揭示出EPIR效应主要来源于材料的体效应的改变，电脉冲诱导的逾渗丝通道是电阻随电脉冲变化的原因。发现La0.9Ca0.1MnO3. La0.5Ca0.5MnO3与La0.7Ca0.3Mn03样品的磁矩和比热随电脉冲诱导的不同电阻状态不同而变化，此实验现象可由电脉冲诱导氧离子迁移导致低温下相分离状态改变机制获得解释。La0.9Ca0.1MnO3单晶高低电阻态下磁性和比热结果表明，高低电阻态下磁性和比热变化不是由晶界效应引起的。
3.研究了LCMO分别经氧气和氩气退火后磁矩和比热的变化。在相同条件下对Lao.9Ca0.1MnO3和La0.7Ca0.3MnO3样品分别经氧气和氩气退火后，发现经氧气退火后La0.9Ca0.1MnO3的磁矩和比热比经氩气退火后的磁矩和比热大，且两者的比热差与温度成3/2次方关系。经氧气退火后La0.7Ca0.3MnO3的磁矩和比热比经氩气退火后的磁矩和比热小，且两者的比热差与温度同样成3/2次方关系。这与EPIR效应中电脉冲诱导La0.9Ca0.1MnO3和La0.7Ca0.3MnO3样品的磁矩和比热的变化趋势相同。说明EPIR效应与氧离子浓度的变化存在密切的关系。
4.研究发现CER效应、庞磁致巨电阻(CMR)效应与EPIR效应存在一定的区别。直流电场导致的电阻变化(CER)不具有保持性；而电脉冲导致的电阻变化(EPIR)具有保持性，脉冲消失后，电阻可以长时间保持。施加直流电场后将会导致材料的磁矩增大和比热减小，而脉冲电场作用之后，低电阻态的磁矩和比热均减小。比热的变化主要由载流子和磁性对比热的贡献变化引起的。低温高磁场下的EPIR效应研究发现，在10K，7T磁场下，材料处于完全铁磁状态，但仍具有EPIR效应，表明EPIR效应与CMR效应对应着不同的物理机制。