本文關(guān)鍵詞：鈣鈦礦氧化物超晶格的制備與電磁性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于豐富有趣的物理內(nèi)涵以及工藝上潛在的應(yīng)用價值,鈣鈦礦氧化物異質(zhì)結(jié)一直是材料科學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究之一。它不僅有助于我們更深入地理解強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系中的軌道,品格,電子自旋與電荷自由度在界面處的相互作用,同時對于我們了解結(jié)構(gòu)與物理性能之間的關(guān)系并對多功能的材料的研發(fā)有非常重要的意義。而隨著外延薄膜制備技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟,許多有趣的界面現(xiàn)象也陸續(xù)被科研者們發(fā)現(xiàn)。比如兩種反鐵磁材料的界面出現(xiàn)鐵磁性,甚至超導(dǎo)性,非極性的AFD模式能夠誘導(dǎo)出非常規(guī)的鐵電性等等。而這些新奇現(xiàn)象的出現(xiàn)都與界面處的八面體畸變和旋轉(zhuǎn)耦合以及電荷轉(zhuǎn)移、自旋阻挫等界面效應(yīng)緊密相連。此外,由于鈣鈦礦結(jié)構(gòu)出眾的外延性,其薄膜器件對于研究鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料的多功能集成有著重大的意義。于是,本論文選取典型的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)龐磁阻(CMR)材料錳氧化物L(fēng)a0.7Sr0.3MnO3與La0.67Ca0.33MnO3,與結(jié)構(gòu)性質(zhì)突出的SmFeO3和巡游鐵磁材料SrRuO3制備成高質(zhì)量的外延超晶格結(jié)構(gòu)。一方面通過應(yīng)力狀態(tài)來調(diào)制氧八面體的畸變與旋轉(zhuǎn)模式,達(dá)到對其電磁性質(zhì)的調(diào)控,另一方面則通過電荷轉(zhuǎn)移等界面效應(yīng)提高超薄LCMO的電磁性能。 本論文總共分六章。 第一章作為論文的緒論部分,我們首先介紹了典型的鈣鈦礦氧化物材料的晶格結(jié)構(gòu)及其基本物性。緊接著就從兩個方面入手,一方面闡述了外延應(yīng)力和界面耦合以及超短超晶格的形成對界面處八面體的畸變與旋轉(zhuǎn)模式的影響及其對物理性能的調(diào)節(jié),另一方面則介紹了電荷有序和自旋阻措等界面效應(yīng)對鈣鈦礦氧化物異質(zhì)結(jié)的性能調(diào)控,為我們接下來探究超晶格的結(jié)構(gòu)以及界面效應(yīng)對電磁性能的影響作鋪墊。 第二章在這一章節(jié)中,我們詳細(xì)地介紹了實驗中超晶格薄膜樣品制備所使用的脈沖激光沉積系統(tǒng)(PLD),以及原子力顯微鏡(AFM),X射線衍射(XRD),倒易空間圖測量(RSM),以及低溫測量系統(tǒng)(VSM、SQUID和PPMS)等等樣品性能表征手段。 第三章我們選取正交性較強(qiáng)的SmFeO3(SFO)與生長過程中容易出疇的菱形結(jié)構(gòu)的La0.7Sr0.3MnO3(LSMO)正交對稱的NdGaO3襯底上制備得到超晶格,通過對其結(jié)構(gòu)與電磁性質(zhì)的研究,發(fā)現(xiàn)了與單層LSMO薄膜中截然不同的應(yīng)力弛豫機(jī)制,并且隨著LSMO與SFO相對厚度的變化,應(yīng)力狀態(tài)的逐漸改變也伴隨著易磁化軸以及電磁轉(zhuǎn)變溫度的變化,證明了超晶格界面處的結(jié)構(gòu)與物理性能之間的關(guān)聯(lián)。 第四章選取了廣為研究的CMR錳氧化物L(fēng)a0.67Ca0.33MnO3(LCMO)和巡游鐵磁材料SrRuO3(SRO)交替生長制備得到了高質(zhì)量外延超晶格。在超薄的超晶格樣品中,其順磁絕緣態(tài)-鐵磁金屬態(tài)轉(zhuǎn)變溫度達(dá)到LCMO塊材水平,且不受LCMO和SRO單層厚度的影響。排除外延應(yīng)力以及界面元素混合等因素,我們考慮是界面處SRO中巡游電子的轉(zhuǎn)移,導(dǎo)致LCMO層中Mn3+與Mn4+離子比例的改變,增強(qiáng)了其雙加換作用,提高了其電磁轉(zhuǎn)變溫度。 第五章為了進(jìn)一步研究具有磁電耦合效應(yīng)潛質(zhì)的材料,我們探究高質(zhì)量的DyFeO3外延薄膜的制備條件。通過改變襯底以及薄膜生長過程的氧壓,得到其最佳生長條件——襯底溫度735℃C,氧壓6Pa。在這一條件下制備出一系列不同厚度的薄膜,發(fā)現(xiàn)薄膜的表面形貌隨著厚度增加逐漸平整,且經(jīng)過后退火過程,薄膜都出現(xiàn)了清晰銳利的原子臺階,證明我們制備得到的是高質(zhì)量的外延薄膜。 第六章介紹了本論文主要創(chuàng)新點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：鈣鈦礦氧化物 異質(zhì)結(jié) 超晶格 界面效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：O611.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-52
• 1.1 引言12-13
• 1.2 鈣鈦礦氧化物體系的基本物理性質(zhì)13-28
• 1.2.1 鈣鈦礦錳氧化物13-22
• 1.2.1.1 晶格結(jié)構(gòu)14-15
• 1.2.1.2 鈣鈦礦錳氧化物中的雙交換機(jī)制15-17
• 1.2.1.3 鈣鈦礦錳氧化物的磁結(jié)構(gòu)17-18
• 1.2.1.4 兩種典型的鈣鈦礦錳氧化物18-22
• 1.2.2 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)正鐵氧體22-24
• 1.2.3 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)SrRuO_324-28
• 1.2.3.1 塊材性質(zhì)25-26
• 1.2.3.2 SrRuO_3薄膜電磁性質(zhì)26-28
• 1.3 鈣鈦礦氧化物異質(zhì)結(jié)中的性能調(diào)控28-44
• 1.3.1 鈣鈦礦氧化物異質(zhì)結(jié)中的氧八面體畸變28-34
• 1.3.1.1 鈣鈦礦氧化物異質(zhì)結(jié)中應(yīng)力對氧八面體的調(diào)控29-31
• 1.2.3.2 鈣鈦礦氧化物異質(zhì)結(jié)中界面耦合對氧八面體的調(diào)控31-32
• 1.2.3.3 鈣鈦礦氧化物超晶格結(jié)構(gòu)氧八面體的調(diào)控32-34
• 1.3.2 鈣鈦礦氧化物異質(zhì)結(jié)中的界面效應(yīng)34-44
• 1.3.2.1 最簡單的界面效應(yīng)——樣品表面36-37
• 1.3.2.2 鈣鈦礦氧化物異質(zhì)結(jié)中的界面現(xiàn)象37-38
• 1.3.2.3 鈣鈦礦氧化物異質(zhì)結(jié)界面處的電荷轉(zhuǎn)移38-42
• 1.3.2.4 氧化物異質(zhì)結(jié)界面處阻挫42-44
• 1.4 本章小結(jié)44-45
• 參考文獻(xiàn)45-52
• 第二章 超晶格樣品的制備以及表征手段52-61
• 2.1 靶材的制備52
• 2.2 超晶格薄膜的制備52-54
• 2.3 超晶格的結(jié)構(gòu)、形貌及電磁性能表征54-60
• 2.3.1 X射線衍射基礎(chǔ)知識54-56
• 2.3.2 X射線倒易空間點(diǎn)陣56-58
• 2.3.3 原子力顯微鏡(AFM)58
• 2.3.4 電磁性能的測量58-60
• 2.4 本章小結(jié)60-61
• 第三章 [SmFeO_3/La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3]n超晶格的結(jié)構(gòu)及其電磁輸運(yùn)性質(zhì)61-76
• 3.1 引言61-62
• 3.2 超晶格樣品的制備及表征62
• 3.3 實驗結(jié)果的分析與討論62-74
• 3.3.1 [SmFeO_3/La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3]_8超晶格的結(jié)構(gòu)性質(zhì)62-69
• 3.3.2 [SmFeO_3/La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3]_8超晶格的電磁性質(zhì)69-74
• 3.4 本章小結(jié)74-75
• 參考文獻(xiàn)75-76
• 第四章 [SrRuO_3/La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3]n超晶格在不同襯底上的電磁輸運(yùn)性質(zhì)76-94
• 4.1 引言76-77
• 4.2 超晶格薄膜樣品的制備及性能表征77
• 4.3 實驗結(jié)果的分析與討論77-91
• 4.3.1 [SrRuO_3/La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3]_(10)超晶格的結(jié)構(gòu)性質(zhì)78-80
• 4.3.2 [SrRuO_3/La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3]_8超晶格的電磁性質(zhì)80-91
• 4.4 本章小結(jié)91-92
• 參考文獻(xiàn)92-94
• 第五章 DyFeO_3外延薄膜的制備94-104
• 5.1 引言94-95
• 5.2 DyFeO_3薄膜樣品的制備及性能表征95-96
• 5.3 實驗結(jié)果的分析以及討論96-101
• 5.3.1 DyFeO_3外延薄膜的制備96-99
• 5.3.2 DyFeO_3外延薄膜的厚度演化99-101
• 5.4 本章小結(jié)101-102
• 參考文獻(xiàn)102-104
• 第六章 本論文主要創(chuàng)新點(diǎn)104-105
• 碩士在讀期間的學(xué)術(shù)成果105-106
• 致謝106

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