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本论文的内容涉及到电子型氧化物高温超导体La2-xCexCuO4(LCCO)单层薄膜的制备和研究以及以此为基础的LCCO氧化物异质结的制备和研究。
第一部分:采用脉冲激光沉积的方法,通过独立摸索,不通过缓冲层直接在钛酸锶SrTiO3、氧化镁MgO、铝酸镧LaAlO3单晶基片上生长超导的LCCO薄膜,在合适的工艺条件下,生长不同厚度的LCCO薄膜,包括超薄(≤40 nm)的薄膜。研究了不同厚度下薄膜的输运性质以及不同的单晶基片对与LCCO薄膜生长和物性的影响。
第二部分:在以上不通过缓冲层PLD方法生长LCCO工艺的基础上,原位生长LCCO/LSMO、LCCO/BST/LSMO双层和三层薄膜,以此为基础,首次设计并成功制备得到了以铁电铁氧化物BST作为耗尽层的全氧化物p-n结,结中各层保持了材料本身的功能特性。研究了不同厚度的BST中间层对于此种p-n结电输运性质的影响。通过一定的计算,当BST的厚度在25 nm附近时,结具有好的整流效应(>104),这和实验的结果符合的很好。通过对不同BST厚度的结的研究,了解到在BST厚度不同的结中,各种电输运机制所起的作用。不同磁场下结输运性质的测量,显示此种p-n结在很小的平行于结区的磁场(20-1000e)作用下,电阻发生大的变化,但这种变化很快随着磁场增大而饱和。这种小场磁电阻可能来源于铁电体极化引起的LSMO层自旋极化率的改变。实验结果显示这种p-n结在氧化物电子学中有着潜在的应用前景。