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综合利用脉冲电子束沉积(PED)技术和微/纳加工技术制备一系列具有微/纳米结构的La0.67Ca0.33MnO3(LCMO)庞磁电阻材料,研究其磁学和电学性能,着重分析金属—绝缘体转变温度(TP)以下电子散射机制。获得以下一些结果:
以多孔氧化铝模板为衬底,利用PED生长具有纳米结构的LCMO薄膜。当模板孔径较大时,LCMO沿模板的孔壁生长,形成网格状结构薄膜;孔径较小时,形成颗粒状薄膜。通过选择模板的孔径,可控制薄膜的表面结构,从而进一步控制薄膜的物理性能。
对网格状结构LCMO薄膜低温电阻温度曲线分析表明,低场下电子输运机制以电子-电子散射(T2)和电子—磁振子散射(T9/2)为主;高场下则是电子—电子散射、电子—磁振子散射和电子—声子散射(T5)共同作用,符合T5/2规律。
对AAO衬底上颗粒状LCMO薄膜的低温下的电阻温度曲线分析结果表明,在低场下,电子输运机制主要以电子—声子散射(T5)为主。外加磁场对电子—声子散射有很强的抑制作用,导致电阻明显降低。在1T磁场下,获得85%的磁电阻变化率。
采用电子束曝光技术获得LCMO外延薄膜的微桥结构,并对这些微桥结构的输运性能进行研究。当微桥的宽度为2μm和1.5μm时,和大面积薄膜相比,其Tp基本不变。当微桥的宽度为1μm时,Tp降低约50K。当微桥宽度减小到500nm以下,没有观察到金属—绝缘体转变。对微桥结构低温下的电子输运机制研究发现,微桥的尺寸减小导致电子—声子散射和电子—磁振子散射增强。
在Si单晶衬底上获得的LCMO颗粒薄膜,TP为190K,远远低于铁磁—顺磁转变温度(Tc=250K),颗粒薄膜表现为自旋玻璃行为和弱局域化效应,低温下的电子输运机制与网格状结构薄膜一样。
采用聚焦离子束技术获得LCMO颗粒薄膜的微桥结构。这种微桥结构的电阻温度曲线为双峰结构,其中低温端的峰对应于颗粒薄膜的TP位置,高温端的峰对应于颗粒薄膜的Tc位置,分离了颗粒晶界的贡献和颗粒本身的贡献。