【摘 要】
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电子相分离是在过渡金属氧化物中常见的一种现象,它是体系内部各种序结构在能量相差不大时竞争与共存的结果.电子相分离并不伴随化学组分的偏析,而是体系在化学组分均匀的情况下自发出现电子在空间分布不均匀的现象.钙钛矿锰氧化物是一种典型的电子相分离体系,其中铁磁金属（FMM）相和电荷有序绝缘体（COI）相可以在纳米到亚微米的尺度上同时存在.在空间限域等外界条件下,该体系会表现出各种奇特的“演生”现象.对锰氧
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电子相分离是在过渡金属氧化物中常见的一种现象,它是体系内部各种序结构在能量相差不大时竞争与共存的结果.电子相分离并不伴随化学组分的偏析,而是体系在化学组分均匀的情况下自发出现电子在空间分布不均匀的现象.钙钛矿锰氧化物是一种典型的电子相分离体系,其中铁磁金属（FMM）相和电荷有序绝缘体（COI）相可以在纳米到亚微米的尺度上同时存在.在空间限域等外界条件下,该体系会表现出各种奇特的“演生”现象.对锰氧化物的电子相分离行为及其调控的研究,不仅有助于弄清其中的基本物理问题,在自旋电子学等领域中也具有潜在的应用价值.在本论文中,我们研究了外场（包括磁场和电场）对典型的电子相分离锰氧化物La1-x-yPryCaxMnO3（LPCMO）体系的输运性质和磁性的调控.（1）磁场诱导的非易失性磁电阻及电阻记忆效应我们在SrTi03（100）衬底上制备了x=3/8,y=0.3的LPCMO薄膜,样品具有明显的金属-绝缘体一级相变的热滞行为.在样品的热滞区温度范围内施加磁场,其电阻迅速减小,并且在磁场撤除后保持较低的电阻态,表现出非易失的磁电阻效应.重新升温后样品可以回到高电阻态,显示出电阻记忆效应.进一步的研究发现热滞区内的磁电阻具有非易失性和不可回复性,这种现象来源于磁场驱动的逾渗通道的形成.此外,非易失的磁电阻效应与测量电流,外加磁场以及样品平面三者的相对位置有关.这些结果可以对理解电子相分离体系中的逾渗特性提供有价值的信息,同时在逻辑电路,信息存储方面有潜在的应用价值,对开发新型电子器件提供了一种值得关注的途径.（2）复相多铁异质结中电场对输运性质和磁性的非易失性调控电场对材料性质的非易失调控在信息存储等领域有重要的意义,构筑多铁性铁磁/铁电复合结构是实现电场对输运性质和磁性的调控的一种有效途径.我们制备了LPCMO/PMN-PT（011）复相多铁异质结构,样品具有明显的金属-绝缘体一级相变的热滞行为,并且面内的输运性质具有各向异性.在室温下,我们对压电衬底施加极化电场并撤除后,衬底依然保持一定的剩余应变.在这个剩余应变的作用下,LPCMO薄膜的金属-绝缘体相变温度有明显升高,电阻率有明显降低.同时,样品的磁性也有一定的增强.也就是说,我们实现了电场对样品输运性质和磁性的非易失性调控.该效应与应变对薄膜的逾渗输运的调制有关,在低功耗的信息存储器件等领域中有潜在的应用价值.（3）电致阻变效应对电子相分离锰氧化物金属-绝缘体相变的非易失调控电致阻变效应因其在新一代电阻随机存储器（RRAM）中的应用前景受到了研究者的广泛关注,而使用电致阻变效应实现电场对材料性质的非易失性调控也是近年来的研究热点.我们在SrTi03（100）衬底上制备了Au/LaAlO3（LAO）/LPCMO异质结样品,样品在室温下表现出双极性阻变效应,高低阻态的电阻值的变化约为两个数量级,通过施加电场,我们将样品中的部分阻变单元“设置”为低阻态.此时,LPCMO层的输运性质较初始态发生了明显的变化,其金属-绝缘体相变显著降低,相变区的电阻明显增大.当这些阻变单元被“重置”为高阻态后,LPCMO层的金属-绝缘体相变温度有所提高,但仍低于初始态.这一现象与电场作用下氧空位在LAO/LPCMO界面两侧的迁移及在阻变单元附近的聚集程度有关.该研究不仅探索了新的电致阻变器件结构与机制,而且丰富了电子相分离锰氧化物输运性质的调控机制,在自旋电子学领域有重要的应用前景.
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