【摘要】：具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的錳氧化物,如:鑭鍶錳氧、鑭鈣錳氧(La_(1-x)A_xMnO_3,A=Sr,Ca)等是集合了電荷、自旋、晶格、軌道等多種自由度的強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系,具有金屬-絕緣體轉(zhuǎn)變和龐磁阻效應(yīng)等豐富的物理特性,是凝聚態(tài)物理基礎(chǔ)研究和器件應(yīng)用方面的熱點材料體系。強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系對來自內(nèi)部或者外部的擾動,例如:電場、磁場、光場、溫度場和應(yīng)力場的細(xì)微變化非常敏感,其物理特性也會隨外場的波動而出現(xiàn)顯著的變化。在本論文中,我們設(shè)計并制備了不同應(yīng)力束縛的鑭鍶錳氧單層和鑭鍶錳氧/鑭鈣錳氧多層膜體系,開展了應(yīng)力狀態(tài)、大小和界面對材料磁性和電輸運,特別是龐磁阻特性影響的研究;此外,結(jié)合超快光譜技術(shù),進(jìn)一步從動力學(xué)的角度闡述了錳氧化物龐磁阻效應(yīng)的物理機(jī)制和光誘導(dǎo)情況下出現(xiàn)的非熱力學(xué)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:1.通過系統(tǒng)的實驗方法獲得了以Ti-O為截止面、具有原子級平整度的STO(001)襯底表面的化學(xué)腐蝕和熱處理工藝技術(shù)。隨后,結(jié)合X-射線衍射圖譜、原子力顯微形貌掃描和高分辨透射電子顯微分析等實驗手段,通過反復(fù)優(yōu)化旋涂工藝和退火處理條件,獲得了可控制備超薄(~5 nm)、高度擇優(yōu)取向的LSMO單晶薄膜的技術(shù)方法,所制備的LSMO薄膜與STO襯底之間的界面清晰平整,保持了良好的外延關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,在STO(001)襯底上制備了LSMO單層和LSMO/LCMO多層膜結(jié)構(gòu),樣品呈現(xiàn)出高度的擇優(yōu)取向生長,薄膜界面清晰平整,不存在明顯的互擴(kuò)散現(xiàn)象。2.研究了應(yīng)力狀態(tài)、大小和界面對材料磁性和電輸運,特別是龐磁阻特性的影響。在面外壓應(yīng)力作用下,單層LSMO薄膜結(jié)構(gòu)中錳氧八面體晶格的靜態(tài)形變和動態(tài)的Jahn-Teller畸變會互相制約、共同影響薄膜的鐵磁-順磁相的轉(zhuǎn)變行為。隨著LSMO薄膜厚度增加,在薄膜面外受到的壓應(yīng)力逐漸弛豫的同時,Jahn-Teller畸變也迅速減弱,最終使得薄膜的鐵磁-順磁相變溫度(T_C)呈增大趨勢。我們發(fā)現(xiàn),多層膜中LSMO和LCMO薄膜的金屬-絕緣體轉(zhuǎn)變溫度(T_(MI))出現(xiàn)了一定的偏移,這主要是由于多層膜結(jié)構(gòu)中LSMO和LCMO層各自所受的應(yīng)力狀態(tài)和大小不同引起的。同時,單層和多層鑭錳氧化物薄膜的MR都表現(xiàn)出隨磁場強(qiáng)度的增加而增加的現(xiàn)象,并分別在LSMO與LCMO的T_(MI)附近出現(xiàn)極值。這主要是因為T_C附近的聲子散射強(qiáng)烈,局域化載流子形成了磁極化子,外加磁場很容易影響體系的自旋波動,使得在該T_C溫度附近的磁電阻(MR)的變化最為顯著。3.采用超快光反射率技術(shù)對三種典型的鈣鈦礦錳氧化物薄膜LCMO,LCSMO和LSMO薄膜中的極化子動力學(xué)過程研究發(fā)現(xiàn),ΔR/R的弛豫過程明顯分為三個階段。極化子在光激發(fā)后的數(shù)百飛秒時間內(nèi)被釋放,孤立的極化子又在1ps的時間內(nèi)通過電子-聲子相互作用再生,該過程的發(fā)生在三種錳氧化物中都是相似的。在數(shù)十到數(shù)百皮秒的時域范圍,再生的極化子通過極化子-極化子相互作用而形成了關(guān)聯(lián)極化子簇,該過程的弛豫時間隨鈣鈦礦結(jié)構(gòu)體系中A位摻雜元素的不同有明顯差異。在居里溫度附近(0.6 T_C~1.4T_C),LCMO中由極化子相互作用形成的極化子簇的弛豫時間常數(shù)為10~100 ps,比LCSMO(50~350 ps)和LSMO(300-850 ps)的數(shù)值約小一個數(shù)量級。這是主要是由于摻雜在A位的Ca~(2+)離子半徑(0.99?)比Sr~(2+)離子半徑(1.13?)要小,LCMO中極化子間距比LCSMO和LSMO中略小,極化子-極化子間的相互作用強(qiáng)度增強(qiáng),導(dǎo)致極化子弛豫時間變短,即極化子團(tuán)簇的形成時間較短。4.采用超快X射線衍射技術(shù),探測到了LCSMO薄膜中光誘導(dǎo)的室溫“隱態(tài)”電子結(jié)構(gòu)。該“隱態(tài)”伴隨一種異于熱力學(xué)晶格膨脹的獨特晶格變化和26 GHz至40GHz的聲子軟化現(xiàn)象,在激發(fā)光能量大于~2 mJ/cm~2的閾值后產(chǎn)生,在小于170ps的時域內(nèi)存在。通過對可能發(fā)生的電子躍遷途徑分析,發(fā)現(xiàn)“隱態(tài)”結(jié)構(gòu)主要來源于(?)→(?)離子間電荷轉(zhuǎn)移。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O441;O614.711
【圖文】：

nO3（x ≤ 0.4） 單晶的電阻率-溫度曲線，箭頭所指為鐵磁相所指的電阻異常是由結(jié)構(gòu)相變引起的[13]高的居里溫度和低的電阻率，La1-xSrxMnO3得到了研 La1-xSrxMnO3單晶的電阻隨著溫度的變化曲線。當(dāng) 0變點附近開始下降，之后，隨著溫度的降低，其電阻緣體。當(dāng) x ≥ 0.175 時，低溫鐵磁相出現(xiàn)金屬導(dǎo)電性順磁相也出現(xiàn)了金屬導(dǎo)電性。由此得知，La1-xSrxMn 1.4 所示）[12]。在低摻雜濃度（x < 0.2）時，低溫下反鐵磁絕緣體O 相與電荷 軌道有序產(chǎn)生的鐵磁絕屬相。對于 x > 0.2 這個范圍的鐵磁體系，系統(tǒng)的晶體良好的 CMR 效應(yīng)；在 0.3 < x < 0.5 時，系統(tǒng)的晶體

第一章 緒論性，面間反鐵磁性。當(dāng) x 約為 0.6 時，則是反鐵磁二反鐵磁和絕緣態(tài)存在于接近立方結(jié)構(gòu)的體系中，進(jìn)一結(jié)構(gòu)更加不穩(wěn)定。Sr2+離子半徑相對較大，在 0.124 也就是說 eg電子的跳躍動能較大，雙交換作用相當(dāng)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 劉俊明,王克鋒;稀土摻雜錳氧化物龐磁電阻效應(yīng)[J];物理學(xué)進(jìn)展;2005年01期

本文編號：2727244