锰氧化物纳米有序结构中电输运及磁耦合的研究

• 作 者: 朱绍将
• 机 构: 中国科学院物理研究所
• 出 处: 中国科学院物理研究所
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 钙钛矿锰氧化物 纳米有序结构 低场磁电阻 交换偏置 层间耦合

本论文工作采用脉冲激光在SrTiO3衬底上制备具有表面有序微裂纹的La0.7Ca0.3MnO3薄膜以及具有人工周期结构的La0.67Sr0.33MnO3/SrTiO3超晶格薄膜。研究了这些钙钛矿锰氧化物薄膜中的晶体结构，表面形貌，输运性质及磁交换作用等特性。　　
制备了具有表面有序微裂纹的La0.7Ca0.3MnO3薄膜。发现在这种薄膜中存在大的负/正磁电阻共存现象。在外加200 Oe磁场下，最大磁电阻分别达到-60％和+25％。笔者认为由于微裂纹的形成导致裂纹处铁磁受挫态的出现，带来了与电子自旋相关的散射和隧穿，增强了薄膜的低场磁电阻，产生负/正磁电阻共存现象。　　
以铁磁La0.67Sr0.33MnO3和非磁绝缘SrTiO3为基制备具有人工周期结构的超晶格，在这种超晶格中观测到了交换偏置效应。由于在La0.67Sr0.33MnO3/SrTiO3界面处存在自旋无序结构，随磁场冷却时，界面沿磁场取向的自旋与铁磁La0.67Sr0.33MnO3层中自旋耦合导致交换偏置的出现。　　
系统研究了具有不同SrTiO3厚度的一系列La0.67Sr0.33MnO3/SrTiO3超晶格薄膜。发现交换偏置作用随SrTiO3厚度出现振荡变化。由于La0.67Sr0.33MnO3层可以通过自旋极化隧穿电子发生层间磁耦合，同时在界面处存在有入射和反射电子的相干作用，导致层间耦合随SrTiO3厚度振荡。这种振荡影响界面的磁交换偏置作用，导致交换偏置随SrTiO3厚度增加而振荡。这一推测可由实验观测到的自旋极化隧穿电流随SrTiO3厚度振荡现象得以验证。