论文部分内容阅读
本论文的研究内容共分三部分。主要研究不同的锰氧化物薄膜的厚度对其微结构和应变状态的影响，为优化材料生长条件和提高材料物理性能及应用提供科学依据。
1)利用多种X射线衍射技术、扫描电镜和原子力显微镜分析了La0.8Ca0.2MnO3/SrTiO3(LCMO/STO)薄膜的厚度对样品微结构影响。实验表明，LCMO薄膜沿STO衬底(001)方向生长。随着薄膜厚度的增加，样品的面内品格参数减小，LCMO薄膜内处于应变状态；晶格参数a和b相近，且略小于c。由于薄膜与衬底的晶格失配，LCMO面内受到拉应力，垂直于面内受到了压应力。薄膜的应变状态对其输运性能和磁电阻性能有很大的影响。随着薄膜厚度的增加，金属绝缘体转变温度(TMI)增大，而薄膜的磁电阻MR和室温下的磁电阻MR都减小。
2)结合X射线mapping技术，分析了在正切和斜切STO衬底上生长的La0.9Sr0.1MnO3(LSMO)薄膜的微结构和应变状态。在正切STO衬底上外延薄膜与衬底的取向关系：[001]LSMO//[001]EXACT-STO，而斜切衬底的[001]LSMO和[001]MISCUT-STO有约0.240夹角；(013)LSMO和(113)LSMO方向mapping图上可看出LSMO薄膜的应变弛豫过程；薄膜存在镶嵌结构，并且随着薄膜厚度的增加镶嵌结构的程度减小。在斜切衬底上生长的样品的结晶质量要好于正切的样品。
3)利用X射线sin2ψ方法定量测量了LCMO/STO和LSMO/STO薄膜的残余应力。结合磁性能分析不同薄膜厚度的LCMO中应变状态对磁电阻的影响。结果表明，LCMO薄膜中面内受到拉应力，垂直于面内受到压应力；而且压应力数值较大。随着薄膜所受应力增加，电阻率和MR增加，TMI减小。与LCMO/STO薄膜受力相反，LSMO/STO中面内残余应力为压应力，垂直面内为拉应力，随着薄膜厚度的增加，面内压应力减小，垂直面内拉应力也在减小。由于斜切衬底的样品薄膜结晶性优于正切衬底的样品，斜切衬底上的外延层比正切衬底上的外延层的残余应力小。