Ag掺杂LCMO材料制备及LIV效应研究

论文摘要

LaAMnO （A=Ca、Ba、Sr、Pb）材料因为其大的超巨磁阻效应,作为制作光探测及磁电子器件的重要材料而受到广泛关注。张鹏翔等研究发现Ag掺杂对外延生长的LCMO薄膜的金属—绝缘转变温度和热电信号具有重要影响。而Ag掺杂的机制及不同掺杂量对磁电子器件热电性能的影响需要做系统深入的研究。本文分别通过固相法和化学共沉淀法制备了La2/3Ca1/3MO3:Agx （LCMO:Agx,其中,x定义为Ag的mol百分比,x=0.00、0.01、0.05、0.10、0.20、0.30、0.40。）多晶靶材及其薄膜材料。实验通过改善烧结工艺、调节Ag掺杂量、研究Ag的掺杂机制和Ag对TM-I温度Tp的影响,从而获得LIV效应最高的制备工艺和Ag掺杂剂量,同时,通过XRD、R-T、AFM等测试分析手段研究Ag掺杂与LIV信号之间的关联机理。固相法系列：采用固相法烧结制备了LCMO:Agx多晶靶材。XRD图谱显示所制备样品均为纯相的赝立方钙钛矿结构,并且随着Ag掺杂量的增加,a轴和b轴在0≤x≤0.40范围内有微小的涨落；另外R-T曲线显示,0≤x≤0.05时,金属—绝缘转变温度（Tp）开始升高很快,0.05<x≤0.40时逐渐变缓,最大值为192 K,这比化学共沉淀法制备的多晶靶材（273 K）低约80 K。采用脉冲激光沉积法（PLD）在0°和15°LaAlO3 （100）单晶衬底上制备了LCMO:Agx外延薄膜；通过单一改变Ag掺杂量、镀膜时间,退火氧压和退火温度,研究了各生长条件对薄膜制备的影响。X射线衍射和ω-θ摇摆曲线分析表明所制备薄膜均沿[00l]方向生长,并且结晶质量均较好。另外,随着Ag掺杂量的增加,在倾斜衬底上生长的LCMO:Agx薄膜的激光感生电压效应（LIV）的Up值先增大后减小,x=0.05时最大,x=0.10时最小,LIV信号响应时间t则正好相反。共沉淀系列：采用化学共沉淀烧结制备了LCMO:Agx多晶靶材。XRD图谱显示所制备样品均为纯相的赝立方钙钛矿结构；另外R-T曲线显示所制备靶材的Tp均达到275 K,并且转变都很陡。其中,x=0.40样品的电阻温度系数TCR%达到28%,目前国内外文献中没有发现有高于此值的报道。采用PLD技术在0°和15°LaAlO3 （100）单晶衬底上制备了LCMO:Agx外延薄膜；研究了生长氧压、生长温度、激光能量、激光频率、退火氧压和退火温度对薄膜制备的影响。系统研究了生长氧压对LCMO:Agx电性能及LIV效应的影响,结果显示：存在最佳生长氧压使得LCMO:Agx薄膜具有最高Tp和最大LIV信号；存在临界生长氧压使得LCMO:Agx薄膜具有临界相（具有双相结构）

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 超巨磁电阻材料的发展及研究现状
• 1-xA_xMnO₃类材料的超巨磁阻效应'>1.2 La_1-xA_xMnO₃类材料的超巨磁阻效应
• 1-xA_xMnO₃类材料的晶体结构'>1.2.1 La_1-xA_xMnO₃类材料的晶体结构
• 1-xA_xMnO₃类材料的电磁特性'>1.2.2 La_1-xA_xMnO₃类材料的电磁特性
• 1.2.3 CMR效应的机制
• 1-xAe_xMnO₃材料的应用'>1.2.4 Re_1-xAe_xMnO₃材料的应用
• 1.3 脉冲激光沉积技术（PLD）简介
• 1.3.1 脉冲激光沉积技术的发展历程
• 1.3.2 脉冲激光沉积（PLD）的基本原理
• 1.3.3 脉冲激光沉积的特点及优势
• x薄膜工艺参数研究'>1.3.4 脉冲激光沉积LCMO:Ag_x薄膜工艺参数研究
• 1.3.5 脉冲激光沉积技术在超巨磁电阻薄膜材料研究中的应用
• 1.4 激光感生电压效应（LIV）
• 1.4.1 激光感生电压效应的发展历程
• 1.4.2 激光感生热电电压公式的推导
• 1.4.3 激光感生电压信号的测量
• 1.5 本论文的工作及意义
• 1.5.1 研究目的和意义
• 1.5.2 研究的主要内容
• 2/3Ca_1/3MnO₃:Ag_x多晶靶材的制备'>第二章 La_2/3Ca_1/3MnO₃:Ag_x多晶靶材的制备
• x多晶靶材'>2.1 固相法制备LCMO:Ag_x多晶靶材
• 2.1.1 固相法靶材制备工艺
• 2.1.2 结果与分析
• x多晶靶材'>2.2 共沉淀法制备LCMO:Ag_x多晶靶材
• 2.2.1 共沉淀法靶材制备工艺
• 2.2.2 结果与分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 PLD法薄膜材料的制备及其性质
• 3.1 固相法系列
• 3.1.1 不同Ag掺杂量的影响
• 3.1.2 不同厚度的影响
• 3.1.3 不同退火温度的影响
• 3.1.4 不同退火氧压的影响
• 3.2 共沉淀系列
• 3.2.1 生长氧压
• 3.2.2 激光能量
• 3.2.3 激光频率
• 3.2.4 生长温度
• 3.2.5. 退火温度
• 3.2.6 退火氧压
• 3.3 本章小结
• 第四章 激光感生电压效应（LIV）
• 4.1 实验
• 4.1.1 固相法系列
• 4.1.2 共沉淀法系列
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 固相法系列
• 4.2.2 共沉淀法系列
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 主要创新点
• 5.3 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A:攻读硕士学位期间发表论文目录
• 附录B:攻读硕士学位期间参加项目