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钙钛矿氧化物材料具有丰富的光、电、磁等物理性质,一直是基础科学和高新技术领域研究的热点。先进薄膜制备技术的迅速发展为研究这种材料体系丰富物性的机理、复合不同材料以及开发新型器件提供了新的机遇。在众多研究中,光诱导效应研究不需要繁杂地改变材料的化学成分和晶体结构就可以改变材料的载流子浓度,开展相关研究不仅对理解电子强关联体系中的凝聚态物理基本问题具有重要的意义,还有可能发现在技术上有重要应用价值的新型物理效应。本论文集中于基于钙钛矿氧化物单晶及异质结的可调制的光电与磁电阻效应研究,并对其结构以及成分进行了深入研究。主要取得了以下研究成果:
(1)研究了不同厚度NbSrTiO3单晶248nm脉冲激光照射下的光伏特性及光伏特性的厚度依赖性。当样品厚度为0.18mm时光伏响应的峰值达到极大值4.52mV,随着样品继续减薄光伏峰值迅速减少。同时,上升时间(10-90%)和半高宽逐渐随着样品厚度减小而减小。在实验基础上我们获得了最佳厚度。
(2)利用对靶溅射技术在附有SiO2绝缘层的Si衬底上沉积了100nm厚的La0.67Ca0.33MNO3薄膜,制备了La0.67Ca0.33MNO3/Si异质结。室温条件下,在此异质结中首次观察到激光诱导的磁电阻增强效应。在6.4kOe磁场中,磁电阻在808nm稳态激光照射下从0.54%增大到18%。研究结果有望用于开发室温下的光磁功能器件甚至可能的光磁特性可调制的多功能器件。
(3)室温条件下,用弛豫时间20纳秒波长248纳米的脉冲激光研究了钙钛矿锰氧化物异质结La0.67Ca0.33MnO3/Si的磁电可调制瞬态光电压特性。-6.4至+6.4kOe的磁场可将光电压峰值从-114调制到138mV,光电压相对变化率高达500%。同时,磁场大大缩短了光电压响应时间。另外,瞬态光电压也受到偏流的影响。-350到+350μA的偏流可将光电压从正值调制为负值。这些结果表明,钙钛矿氧化物异质结可用于制备磁电可调制的超快瞬态紫外光探测器和磁力仪。