《（Lalt1xgtCaltxgt）MnOlt3gt外延膜的应力与厚度效应研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（Lalt1xgtCaltxgt）MnOlt3gt外延膜的应力与厚度效应研究（114页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中国科学技术大学博士学位论文摘要摘要自从二十世纪九十年代在钙钛矿锰氧化物薄膜中发现巨磁电阻效应以来，由于它们表现出来的低场磁阻效应以及高自旋极化率等特点，在高密度存储器件、磁随机存储和传感器以及自旋极化的全氧化物器件等方面具有广阔的应用前景，因此受到人们广泛的关注。同时，由于在钙钛矿锰氧化物中通常存在多种序( 晶格、自旋、轨道等) 之间激烈的竞争和共存，使其表现出来电荷有序、轨道有序以及相分离等非常丰富的物理内容，这些复杂的现象大大激发了物理研究人员的研究兴趣，已成为凝聚态物理的研究热点之一。因此，对巨磁阻薄膜的研究和探讨，不仅对锰氧化物的自旋电子学基础物理研究具有重要意义，而且对于相关器件，
2、特别是对全氧化物或者氧化物金属器件的研制具有非常重要的现实意义。在本论文中，我们通过对钙钛矿锰氧化物外延膜的制备条件、应力以及厚度效应的研究，探索了锰氧化物外延膜的应力厚度效应对其结构、磁性和输运性质的影响，特别对晶格失配、角度畸变和角度失配和锰氧化物外延膜物理性能之间的关系做了深入的分析和讨论。部分研究成果已在国际科技期刊上发表。本论文总共分六章。第一章主要介绍了钙钛矿锰氧化物典型的物理性质和外延膜的应力厚度效应的研究进展。首先简要回顾了锰氧化物集中典型的性质，如晶体结构，晶场劈裂，有序相，相分离现象等。然后讨论了锰氧化物薄膜的应力厚度效应，包括面内晶格失配导致的晶格应变对晶体结构、输运行为
3、、磁性能等的影响，厚度效应对晶胞参数、物理性质的影响。最后简要介绍了几种常见的应力厚度效应模型。第二章主要介绍了本文实验需要用到的薄膜制备方法和样品测试方法。主要介绍了脉冲激光沉积镀膜的原理和方法，并对X 射线衍射倒易空间图技术做了详细的介绍。第三章主要讨论原位制备氧压与巨磁阻锰氧化物L a l x C a 。M n 0 3 ( L C M O ) 多 -延膜的微结构及电磁性能之间的关系。实验证明超薄薄膜的结构和电阻磁转变主要依赖于原位沉积氧压；而对于较厚的薄膜，其结构和电磁性质既受原位氧压控制也受后处理过程影响。并且发现，当薄膜制备氧压低于一定值( - - - 2 S P a ) 时，中国科
4、游技术大学博士学位论文摘要其对L C M O 薄膜结构和性能的影响很大，经过后退火处理，即使较厚的薄膜其缝携霹燕巍耋缓难遮裂较檄熬拳平。嚣糕螽爨基裹詈该篷霹，经过螽遽火处理，较厚的薄膜结构和性能可以达到块材的水平。因此，为了制餐高质量的匿磁阻外筵貘，崧蒺采麓较赛熬捌餐氧垂。第阏章研究了晶格失配应变对L a o 7 C a o3 M n 0 3 外延膜的结构和电磁性质的影羲。实验谖赣薄蒺豹震变鼗憨_ 壹装影蠛薄貘麓辕运嚣巍。黠予茺失嚣熬L C M O L S A T 样晶，其性能只与厚度有关；丽对较大晶格失配的样品L C M O S T O ，蘧羞薄膜霉凄熬增燕，在一定殍璇薄骥秀始发生魏豫，雾鞋
5、襻髓样暴转交涅囊豹升高，特别是猩定的厚度范围内，L C M O 薄膜的部分弛豫程微结构和磁学憔戆土霹竣溃楚缝鳇麓应。当薄骥竞全楚蒙蠹，薄袋鲶转变漫度鞠缝魏剃宠全恢复蓟块材的情形。因此，锖备高质蕊的巨磁陇薄膜，必须考虑黼格失配的大小。 繁蠢搴磺窥菱交缝构熬L 谶巷舞穗3 辜嫩越咚e 斟删G 耩侥剑G 研( 1 l 妨孛薄膜生长面外的缃度畸变对薄膜的结构和电磁性质的彩响。由予N G O ( L C M O ) 兵商王交瓣髂毪，惹溪立方袭示曩薅懿耨鹫，其赝立方夹燕舞8 9 。2 6 5 。( 8 9 。8 6 4 0 ) ，这个角处于正交结构的( 0 0 1 ) 面内。L C M O 和N G O
6、长艘失配很小C o 0 5 ) ，而角魔失黧麴舞0 。6 4 ，实验缎现，当L C M O 垒长在N G O ( II 毽窖重底上封，低予3 0 r i m时，薄膜仍受衬底的剪嘲应交作用，它使样品的孙迅速降低i 高于3 0 n m 时，援麟薄囊秀始发生愁撩，量箕处子生长嚣努熬赝怠方夹懿艇羞薄骥厚度在变化，样品的郢逐渐接避映材L C M O 。可觅，虽然长度失配 麓小，但燕较大角度麦嚣对薄貘麴缝构窝整缝豹影确也穰丈；篇六章研究了面内角度失酗对L a o 6 7 C a o 3 3 M n 0 3 ( L C M O ) 外延戚的毫磁憔囊霾缀擒魏影嗡。选霆N d G a 0 3 ( 0 0 1 )
7、 瓣塞，箕毒L C M O 熬蹙发失褒褒嚣蠹。继果表嗍，基态为铁磁金属态的L C M O 薄膜熊长在N G O ( 0 0 1 ) 衬底上，缝过氧气潺灾嚣，薄貘塞瑷了类裁魄薅骞亭翁输运嚣麓，嚣萎在缀竟篓溢度莲星蠹郝曩毒棼常大的低场磁臌现象。邀可能是E l I 于面内缃度失配造成了较大的剪切感变，在沤交荐麓下，薄藤蕊蘩影残亨藿蠢长程霪瓣撵强，逮辩瘸藜簿捌霹蔻蓑楚上述薄膜中电搿苜序行为的来源。关键测：钙钛矿锰氧化物，外延游膜，晶格失配应嬲，角度弛豫，剪切应变l l中国科学技术大学博士学位论文英文摘要A b s t r a c tS i n c et h ed i s c o v e r yo fc
8、 o l o s s a lm a g n e t o r e s i s t a n c e 够M 釉i np e r o v s k i t em a n g a n i t e sf i l m si n19 9 0 s ，t h e s em a t e r i a l sh a v ea t t r a c t e dm u c ha t t e n t i o nf o rt h e i rp o t e n t i a la p p l i c a t i o ni nh i g hd e n s i t ym e m o r y , m a g n e t i cr a n d
9、 o ma c c e s sm e m o r ya n ds p i n - p o l a r i z e da l l - o x i d e sd e v i c e sd u et ot h e i rh i g hp e r f o r m a n c eo nl o wf i e l dm a g n e t o r e s i s t a n c ea n dh i 曲s p i np o l a r i z a t i o n A l s oo w i n gt ot h ec o e x i s t e n c ea n dc o m p e t i t i o nb e
10、 t w e e ns e v e r a lo r d e r s ( c r y s t a ll a t t i c e ，s p i na n do r b i t se ta 1 ) ，p e r o v s k i t em a n g a n i t e ss h o wi n t r i g u i n gp h y s i c a lp h e n o m e n as u c ha sc h a r g eo r d e r , o r b i t a lo r d e ra n dp h a s es e p a r a t i o n ，a n db e c o m e
11、 so n eo fm a i nt o p i c si nc o n d e n s e dm a t t e rp h y s i c s H e n c e ，t h ei n v e s t i g a t i o ni nC M Rf i l m sh a sg r e a ts i g n i f i c a n c ef o rb o t hs p i n t r o n i c sf u n d a m e n t a lp h y s i c sr e s e a r c ha n da l lo x i d e so ro x i d e s - m e t a ld e
12、 v i c e s I nt h i st h e s i s ，t h ei n f l u e n c eo ff i l m sp r e p a r a t i o nc o n d i t i o n s ，s t r a i na n dt h i c k n e s so fp e r o v s k i t em a n g a n i t e sf i l m so nb o t hm a g n e t i ca n d 哆a n s p o r tp r o p e r t i e sW a sc a r e f u l l yi n v e s t i g a t e
13、 d ，a n ds p e c i a le f f o r tw a sd e v o t e dt ot h ed e t a i ld i s c u s s i o no fr e l a t i o n s h i pb e t w e e nf i l mp e r f o r m a n c ea n dc r y s t a lm i s m a t c h e so nl a t t i c ea n da n g l e T h ew h o l et h e s i sc o n s i s t so fs i xc h a p t e r s 。C h a p t e
14、 rl ：T h eg e n e r a li n t r o d u c t i o no fp h y s i c a lp r o p e r t i e s ，s t r a i na n dt h i c k n e s se f f e c to np e r o v s k i t em a n g a n i t e sf i l m si sg i v e n 。F i r s t , w eb r i e f l yr e v i e wt h ep h y s i c a lp r o p e r t i e so fm a n g a n i t e si n c l
15、 u d i n gc r y s t a ls t r u c t u r e ，s p l i t t i n go fc r y s t a lf i e l d ，o r d e r i n gp h a s e sa n dp h a s es e p a r a t i o n ，a n dt h e nd i s c u s st h i c k n e s se f f e c ti n d u c e db ys t r a i ni nm a n g a n i t e sf i l m s ，c o n t a i n i n gt h ei n f l u e n c
16、e so fi np l a n el a t t i c ed i s t o r t i o ni n d u c e db ym i s m a t c ho nc r y s t a ls t r u c t u r e ，t r a n s p o r ta n dm a g n e t i cp r o p e r t i e s ，a n dt h i c k n e s se f f e c to nc r y s t a lp a r a m e t e r sa n dp h y s i c a lp r o p e r t i e s I nt h ee n do fc h a p t e rlw es i m p l yi n t r o d u c es o m em o d e l so f t h i c k n e s se f f e c ti n d u c e db ys t r a i n 。C h a p t e r2 ：T h ef i l mp r e p a r a t i o nm e
