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强关联氧化物薄膜光（热）感生热电势效应及探测器应用

2020-11-23阅读(566)

强关联氧化物薄膜光（热）感生热电势效应及探测器应用

论文摘要

倾斜衬底上生长的La1-xCaxMnO3（LCMO）及YBa2Cu3O7-δ（YBCO）薄膜具有激光感生热电势（LITV，或激光感生电压）效应。我们进一步发现了倾斜衬底上生长的La1-xSrxMnO3（LSMO）、La1-xPbxMnO3（LPMO）、La1-xSrxCoO3（LSCO）、Sm1-xSrxMnO3（SSMO）、La1-xBaxMnO3（LBMO）薄膜同样具有该效应。我们通过建立微电源网络模型、瞬时平面热源模型并结合原子层热电堆模型，得到了随时间变化的激光感生电压公式，从而为设计快响应探测器件提供了理论基础。依据该公式，可以对薄膜的一些参量如Seebeck系数、热扩散常量、光穿透深度等进行间接的测量。实际上公式本身就提出了一种用脉冲激光测量薄膜参量的新方法。 根据该公式，从器件应用的角度，探讨了强关联氧化物薄膜光（热）探测器的设计问题。在时间域：分析了薄膜参量对探测器的灵敏度、响应时间和品质因数（定义为灵敏度与响应时间之比，即电压信号峰值／信号上升时间）的影响；此外还研究了负载电阻对薄膜探测器响应时间的影响，发现负载电阻越小，则响应越快。在频率域：讨论了薄膜参量对激光感生电压信号的傅立叶变换幅值谱和相位谱的影响。 由公式导出了脉冲激光能量与激光感生电压信号峰值之间的线性关系，并据此设计了峰值保持型宽光谱（从红外到紫外）、快响应的LCMO、YBCO、LSMO、LPMO及LSCO薄膜激光能量／功率计。 通过对激光感生电压公式取时间积分，从而提出了时间积分型激光能量计的设计原理，并分析了测量的误差。 通过对激光感生电压公式做傅立叶变换，进而提出了傅立叶变换型激光能量计的设计原理。 分析了激光感生电压信号的下降沿（即信号的衰减时间常量）与YBCO薄膜厚度之间的关系，得到了两者之间的经验关系式，进而提出根据激光感生电压

论文目录

  • 中文摘要
  • 英文摘要
  • 致谢
  • 前言
  • 参考文献
  • 第一章 强关联氧化物
  • §1.1 前言
  • §1.2 高温超导氧化物
  • 1.2.1 高温超导氧化物的发现
  • 1.2.2 高温超导的展望
  • §1.3 超大磁电阻锰氧化物
  • 1.3.1 性质
  • 1.3.2 应用
  • 本章小结
  • 参考文献
  • 第二章 脉冲激光沉积（PLD）薄膜技术
  • §2.1 前言
  • §2.2 PLD的发展
  • §2.3 PLD系统组成
  • §2.4 PLD的原理
  • §2.5 PLD的技术特点和优势
  • §2.6 PLD系统的多种结构形式
  • 本章小结
  • 参考文献
  • 第三章 强关联氧化物薄膜光（热）探测器
  • §3.1 前言
  • §3.2 激光感生热电势（LITV,或激光感生电压）效应的发现
  • 2Cu3O7-δ（YBCO）薄膜中的LITV效应的发现'>3.2.1 YBa2Cu3O7-δ（YBCO）薄膜中的LITV效应的发现
  • 1-xCaxMnO3（LCMO）薄膜中的LITV效应的发现'>3.2.2 La1-xCaxMnO3（LCMO）薄膜中的LITV效应的发现
  • §3.3 激光感生电压的时间关系公式
  • 3.3.1 研究背景
  • 3.3.2 基本的物理模型
  • 3.3.3 文献中给出的激光感生电压公式
  • 3.3.4 薄膜的微电源网络模型
  • 3.3.5 薄膜的原子层热电堆模型
  • 3.3.6 薄膜的瞬时平面热源模型
  • 3.3.7 激光感生电压时间关系公式
  • 3.3.8 拟合结果及其讨论
  • 附录Ⅰ:薄膜内的温度分布
  • §3.4 薄膜参量对感生电压的影响
  • 3.4.1 前言
  • 3.4.2 薄膜参量对感生电压信号的影响
  • §3.5 激光感生电压信号的傅立叶分析
  • 3.5.1 激光感生电压信号的傅立叶变换
  • 3.5.2 讨论δ、D、d对幅值谱的影响
  • 3.5.3 讨论δ、D、d对相位谱的影响
  • 3.5.4 实测感生电压信号的傅立叶分析
  • §3.6 探测器的品质因数
  • §3.7 负载电阻对探测器响应时间的影响
  • §3.8 微弱信号的锁相放大器测量
  • 3.8.1 前言
  • 3.8.2 锁相放大器
  • 3.8.3 微弱信号测试系统
  • 3.8.4 LITV信号的测试
  • §3.9 强关联氧化物薄膜光（热）探测器的优点
  • §3.10 测量YBCO薄膜厚度的一种新方法
  • 1-xSrxMnO3（LSMO）、La1-xPbxMnO3（LPMO）、La1-xSrxCoO3（LSCO）、Sm1-xSrxMnO3（SSMO）、La1-xBaxMnO3（LBMO）薄膜的激光感生电压效应'>§3.11 La1-xSrxMnO3（LSMO）、La1-xPbxMnO3（LPMO）、La1-xSrxCoO3（LSCO）、Sm1-xSrxMnO3（SSMO）、La1-xBaxMnO3（LBMO）薄膜的激光感生电压效应
  • §3.12 分析物理过程的并联模型
  • 本章小结
  • 参考文献
  • 第四章 强关联氧化物薄膜激光能量/功率计
  • §4.1 前言
  • §4.2 峰值保持型激光能量/功率计
  • 4.2.1 引言
  • 4.2.2 LCMO薄膜激光能量/功率计
  • 4.2.3 YBCO薄膜激光能量/功率计
  • 4.2.4 LSMO薄膜激光功率计
  • 4.2.5 LPMO薄膜激光功率计
  • 4.2.6 LSCO薄膜激光功率计
  • 4.2.7 LSMO、LPMO、LSCO、LCMO薄膜激光功率计的比较
  • 4.2.8 器件设计
  • §4.3 时间积分型激光能量计
  • §4.4 傅立叶变换型激光能量计
  • 本章小结
  • 参考文献
  • 附录Ⅱ:激光器分类及各激光器波长在光谱中的分布
  • 第五章 强关联氧化物薄膜测辐射热仪
  • §5.1 前言
  • §5.2 测辐射热仪的工作原理
  • §5.3 测辐射热仪的性能指标
  • §5.4 电阻温度系数的洛伦兹拟合计算
  • 0.8Sr0.2MnO3薄膜'>5.4.1 La0.8Sr0.2MnO3薄膜
  • 0.67Ca0.33MnO3-Ag薄膜'>5.4.2 La0.67Ca0.33MnO3-Ag薄膜
  • §5.5 磁场对电阻温度系数的影响
  • §5.6 尺寸因素对电阻—温度曲线测量的影响
  • 本章小结
  • 参考文献
  • 第六章 总结及展望
  • §6.1 总结
  • §6.2 展望
  • 附录Ⅲ:科研成果
  • 1.奖励
  • 2.国际会议
  • 3.合作研究
  • 4.中国专利
  • 5.发表文章

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