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钙钛矿锰氧化物LaSrMnO（LSMO,下同）由于其庞磁阻、强铁磁等优越的物理特性,在磁电存储、量子自旋器件等强电子关联领域中有着巨大的应用前景。氧化物材料对氧含量非常敏感,氧的化学计量比与材料结构和性能关系密切。当前,有关钙钛矿锰氧化物薄膜氧含量的研究工作主要是通过控制薄膜的生长氧压及原位真空退火处理等调控方式,但往往忽视了LSMO薄膜界面间氧传输的影响与调控。本论文以LSMO[LaSrMnO（x=0,0.2,0.7,1）]薄膜为研究对象,通过脉冲激光沉积系统生长相应单晶薄膜,利用界面化学势失配和低温拓扑还原反应等原理,系统调控LSMO异质结薄膜中氧空位的形成与迁移,并探究相应的晶体结构和磁电特性的影响规律。本论文主要研究内容如下:首先,利用不同氧化物界面间的化学势失配,在LSMO薄膜表面覆盖一层缺氧的Sr Ti O,系统探究了Sr Ti O厚度与生长温度对LSMO薄膜的氧浓度以及晶体结构的影响。随着Sr Ti O厚度和生长温度的增加,LSMO薄膜晶格发生不同程度的膨胀。此外,LSMO薄膜中Sr离子掺杂能增强界面氧空位化学势失配,可进一步促进Sr Ti O中的氧空位迁移至LSMO薄膜,有助于其发生钙钛矿结构（PV）向钙铁石结构（BM）转变。其次,采用衬底表面预处理,系统探究衬底表面不同氧含量对薄膜晶体结构以及电输运性能的影响。结果表明,贫氧态衬底表面有利于LSMO薄膜中氧空位形成,使该薄膜晶格发生膨胀,且其电阻率增大一个数量级。为了进一步调节衬底表面和LSMO薄膜之间的氧化学失配,在衬底与LSMO薄膜之间插入一层缺氧的缓冲层(Sr Ti O,La Al O),有效抑制氧离子从衬底向LSMO薄膜迁移。最后,通过低温还原反应后处理,系统调控与探究LSMO薄膜中氧含量以及其晶体结构与磁学性能的变化规律。结果表明,通过Ca H的还原反应,LSMO薄膜中的氧空位逐渐增加,诱导该薄膜由PV相向类BM相转变,并且其磁性随Mn离子价态不断降低(Mn→Mn)而减弱。综上,本论文通过对薄膜异质结界面间氧离子传输进行精确控制,实现LSMO薄膜晶体结构的有效调控,深入探讨LSMO薄膜磁性起源及氧空位对磁、电性能的影响,为进一步在钙钛矿氧化物薄膜的电子性能调控与实际器件设计应用提供指导思路。

关键词：钙钛矿锰氧化物薄膜脉冲激光沉积氧空位

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La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3薄膜光响应特性研究

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光子学报 2002年第9期31卷 1151-1154页

作者：陈长乐王跃龙汪世林金克新王永仓宋宙模袁孝西北工业大学应用物理系西安710072

实验测量了在不同温度和电场下 ,超巨磁电阻CMR (colossalmagnetoresistance )薄膜材料La0 .67Sr0 .33MnO3(LSMO)的光响应特性发现样品被激光照射后 ,具有光诱导电阻变化的特性在温度小于居里点Tc时 ,电阻随温度升高而增大 ,在Tc以... 详细信息

实验测量了在不同温度和电场下 ,超巨磁电阻CMR (colossalmagnetoresistance )薄膜材料La0 .67Sr0 .33MnO3(LSMO)的光响应特性发现样品被激光照射后 ,具有光诱导电阻变化的特性在温度小于居里点Tc时 ,电阻随温度升高而增大 ,在Tc以上时 ,电阻则随温度升高而减小通过对样品的光脉冲响应和偏置电场的关系分析。

关键词： La0.67Sr0.33MnO3薄膜超巨磁电阻光响应自旋系统双交换作用钙钛矿锰氧化物薄膜

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(La1-xPrx)0.67Ca0.33MnO3薄膜和LaTiO3/SrTiO3异质结的电输运性能研究

(La1-xPrx)0.67Ca0.33MnO3薄膜和LaTiO3/SrTiO3异质结的电输运性...

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作者：李双霜南昌大学

学位级别：硕士

钙钛矿氧化物具有丰富的物理效应,包括巨磁阻、量子振荡、高温超导、磁热效应、铁电与多铁等,这些物理效应不仅在基础科学领域占有重要地位,而且在实际应用中发挥了重要作用。例如,巨磁阻效应用于磁存储,量子振荡应用于传感器和探测器,... 详细信息

钙钛矿氧化物具有丰富的物理效应,包括巨磁阻、量子振荡、高温超导、磁热效应、铁电与多铁等,这些物理效应不仅在基础科学领域占有重要地位,而且在实际应用中发挥了重要作用。例如,巨磁阻效应用于磁存储,量子振荡应用于传感器和探测器,高温超导应用于高效输电和量子计算,磁热效应应用于磁制冷机,铁电应用于集成电路和非易失存储器。本论文以钙钛矿锰氧化物【(LaPr)CaMn O(LPCMO)】和钛氧化物【La Ti O(LTO)】为研究对象,研究了Pr掺杂浓度和衬底诱导的应变对LPCMO薄膜电学性能的影响以及LTO/STO异质结的电磁输运性能。论文的主要研究内容和结果如下:(1)采用脉冲激光沉积法在Sr Ti O(STO)(001)单晶衬底上制备了LPCMO(x=0,0.05,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)外延薄膜。随着Pr掺杂量的增大,薄膜的电阻率增大,铁磁性减弱,金属-绝缘体转变温度降低,电荷有序反铁磁绝缘相更稳定。在Sr Ti O(001)、(La Al O)(SrAl Ta O)(LSAT)(001)和La Al O(001)单晶衬底上外延生长(LaPr)CaMn O薄膜,选择组分x=0.2的(LaPr)CaMn O薄膜为主要研究对象,进行了系统的电输运性能测量,发现薄膜的电子相分离对衬底诱导的晶格应力较为敏感,几乎不受面内应力作用的薄膜具有最高的金属-绝缘体转变温度,而在面内压应力和拉应力作用下,金属-绝缘体转变温度均下降,受到面内拉应力的LPCMO薄膜的电荷有序相较为稳定,具有最大的负磁阻效应(MR=99.7%)。(2)采用脉冲激光沉积法在STO(110)衬底上制备了高质量的LTO外延薄膜,LTO/STO异质结在1.8-300 K温区表现金属导电性,在1.8 K时,异质结具有高达4045 cmVs的电子迁移率,在高场下出现Sd H量子振荡现象且具有非平庸的π贝里相位,转角Sd H测量表明二维电子气的费米面具有准二维特征。在低温(1.8-3.2 K)和低场(薄膜平面还是平行于薄膜平面,异质结均具有高达61.8%的负磁阻,且负磁阻随磁场的变化曲线具有蝴蝶形的回滞现象,磁测量表明异质结在低温下具有铁磁性,这些现象表明LTO/STO异质结界面形成了自旋极化的二维电子。转角磁阻测量显示负磁阻各向同性,表明界面处形成了岛状的铁磁性团簇。

关键词：钙钛矿锰氧化物薄膜电子相分离 LaTiO3薄膜二维电子气电输运 SdH振荡自旋极化

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