【摘 要】
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钙钛矿型锰氧化物La0.67Ca0.33MnO3(LCMO)具有巨磁电阻效应。在高密度存储器、磁随机存储和磁传感器等方面有巨的应用潜力.本文针对LCMO薄膜磁电阻效应弱、所需外加磁场高(H
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钙钛矿型锰氧化物La0.67Ca0.33MnO3(LCMO)具有巨磁电阻效应。在高密度存储器、磁随机存储和磁传感器等方面有巨的应用潜力.本文针对LCMO薄膜磁电阻效应弱、所需外加磁场高(H≥5T)等实际问题。通过掺杂、外延两种方式。采用溶胶-凝胶法制备LCMO薄膜,系统地研究Nd3+、Zr4+离子共掺杂对其结构形貌及磁电阻效应的影响,并揭示掺杂机理。主要研究工作如下:首先制备了La0.67-xNdxCa0.33MnO3(x=0,0.15,0.25,0.35,0.40)薄膜,结果表明,Nd3+取代部分La3+会引起晶格畸变,Mn3+-O2--Mn4+的夹角随A位离子半径减小而逐渐变小,外磁场下,相邻锰离子3d轨道电子自旋取向趋于一致.eg电子跃迁几率增加,电阻降低,同时掺杂Nd3+会导致样品晶粒心寸减小。晶界增多。在外磁场作用下,晶界处载流子散射减弱且晶粒间自旋极化隧空几率增大,磁电阻效应增强。当Nd3+掺杂量x=0.35时,在1T和3T的磁场中,磁电阻变化率分别为24.8%和78.5%,约为未掺杂Nd3+样品的2.1倍和2.3倍。为进一步增强磁电阻效应,制备了La0.32Nd0.35Ca0.33Mn1-yZryO3(y=0.03,0-05,0.07)薄膜。结果表明,Zr4+取代部分Mn4+不仅会产生品格效应,还会直接改变Mn3+:Mn4+比例。造成部分Mn3+-O2--Mn4+导电键断裂,产生局域诱导磁矩。在外磁场作用下导致电阻降低的更快,磁电阻效应增强,与Zr4+掺杂量y=0.05时。在1T和3T的磁场中。磁电阻变化 分别为35.2%和87.7%,约为未掺杂Zr4+样品的1.4倍和1.1倍。最后,在LaAlO3(001)单晶基板上分别制备了 La0.67-xNdxCa0.33MnO3(x=0.15,0.25,0.35,0.40)和La0.32Nd0.35Ca0.33Mn0.95Zr0.05O3外延薄膜。结果表明,在1T和3 T的磁场中,相较随机取向薄膜,La0.32Nd0.35Ca0.33MnO3外延薄膜磁电阻变化率分别从24.8%和78.5%提高到87.0%和93.7%,La0.32Nd035Ca0.33M0.95Zr0.05O3外延薄膜的磁电阻变化率分别从35.2%和87.7%提高到90.4%和99.8%。当外磁场分别为0.3T、0.5T时,La0.32Nd0.35Ca0.33Mn0.95Zr0.05O3外延薄膜的磁电阻变化率达到53.5%、71.1%,实现了低磁场下增强磁电阻效应的目标。
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