本文關(guān)鍵詞： 異質(zhì)結(jié) 透射電子顯微術(shù) 球差校正 電子能量損失譜 界面混合 錳價(jià)態(tài)　出處：《南京大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：薄膜生長(zhǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展使得逐層生長(zhǎng)超薄薄膜成為可能,世界各地的研究組已經(jīng)生長(zhǎng)了各種各樣的人造薄膜和超晶格結(jié)構(gòu),從最初的半導(dǎo)體,到現(xiàn)在的氧化物。在氧化物薄膜研究領(lǐng)域中,研究人員共同努力開發(fā)了許多在單晶氧化物基底上生長(zhǎng)的外延氧化物異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)體系,這些外延氧化物體系在界面處往往有著各種新穎的界面功能。比如自旋過濾功能,增強(qiáng)電致電阻效應(yīng),磁致電阻效應(yīng)等。這些新穎的性質(zhì)往往取決于薄膜的結(jié)構(gòu),特別是界面處的結(jié)構(gòu),比如界面鋒利度,原子混合,缺陷和應(yīng)變等。因此,想要了解這些薄膜氧化物異質(zhì)結(jié)體系的功能與其界面微觀結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系,原子級(jí)別分辨率的表征手段是十分必要的。透射電子顯微術(shù)(TEM)就是一種可以提供高分辨率表征手段的強(qiáng)有力的研究工具,可以為我們提供原子級(jí)別的表征分辨率。掃描透射電子顯微術(shù)(Scanning transmission electron microscopy,STEM)可以為我們提供原子分辨率的實(shí)空間圖像,同時(shí)其具有可以直接解釋的原子序數(shù)襯度。與STEM配合使用的電子能量損失能譜(EELS),可以探測(cè)微小樣品局域的化學(xué)成分以及過渡金屬元素和氧元素的局部電子結(jié)構(gòu),與單色器結(jié)合使用可以大大提高其能量分辨率以用于觀測(cè)能譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)。隨著球差校正器的出現(xiàn),電子束探針尺寸可以小到1A或者更小,從而使這些技術(shù)都有了顯著性的提高。球差校正器的出現(xiàn)使精確解析單原子柱成為可能,并且可以以原子尺度探測(cè)材料電子結(jié)構(gòu)。將STEM和EELS技術(shù)結(jié)合起來使我們能夠了解氧化物薄膜異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的性質(zhì)與其微觀結(jié)構(gòu)以及電子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。在本論文中,我使用上述球差校正電子顯微術(shù)來研究了一種氧化物異質(zhì)結(jié)薄膜系統(tǒng)。主要的發(fā)現(xiàn)總結(jié)在下文中。為獲得這些結(jié)果,我也進(jìn)行了諸多樣品制備工作的探索,最終得到了一種精細(xì)的樣品制備方法,這部分在第三章有描述。關(guān)于論文所研究的異質(zhì)結(jié)材料體系和必要的電鏡知識(shí),在緒論部分和第三章第四章有所描述。本論文的主要發(fā)現(xiàn)和成果如下:(1)使用球差校正的 STEM 獲得了 LaNiO3/Pr0.8Ca0.2MnO3/BaTiO3/La0.7Sr0.3--MnO3異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的原子序數(shù)襯度的高角環(huán)形暗場(chǎng)像,發(fā)現(xiàn)了該異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)良好,沒有明顯的缺陷、應(yīng)變等情況。同時(shí)通過統(tǒng)計(jì)法得到了鐵磁性勢(shì)壘層的c/a比率。(2)使用EELS在原子尺度分辨率下,對(duì)異質(zhì)結(jié)勢(shì)壘兩側(cè)界面進(jìn)行了深入化學(xué)成分研究。獲得了原子分辨的EELS元素映射圖,進(jìn)而確定了界面處的截止面信息,了解了異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)兩側(cè)界面原子混合情況的不對(duì)稱性,并確定了該異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)實(shí)際的微觀結(jié)構(gòu)模型。確保了其作為自旋過濾功能依舊保存。(3)加單色器的EELS實(shí)驗(yàn)獲得了高能量分辨率的過渡金屬M(fèi)n和O元素的EELS能譜,進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行了白線比率法和近邊精細(xì)結(jié)構(gòu)分析等研究。發(fā)現(xiàn)了BaTiO3兩側(cè)界面不同的Mn元素化合價(jià),排出了氧空位是主導(dǎo)影響價(jià)態(tài)變化的因素的可能,最終得到了價(jià)態(tài)變化其與兩側(cè)不同原子混合程度之間是相關(guān)聯(lián)的結(jié)論,進(jìn)而解釋了這種機(jī)制對(duì)于異質(zhì)結(jié)體系本身作為多態(tài)存儲(chǔ)器件的不利影響。
[Abstract]:In the field of oxide film research , we have developed a variety of artificial thin films and superlattice structures , from the initial semiconductor to the present oxides . In the field of oxide film research , we have developed many kinds of epitaxial oxide heterojunction structure systems which can be directly interpreted . ( 3 ) The EELS spectra of transition metal Mn and O elements with high energy resolution were obtained by the EELS experiment of the color former , and then the white line ratio method and the near - edge fine structure analysis were carried out .

【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP333;TB383.2
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本文編號(hào)：1481637