【摘 要】
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钙钛矿结构氧化物具有丰富的物理内涵和应用前景,因而受到广泛的关注。然而至目前,人们对其动力学性质的理解还不够充分。基于若干氧化物外延薄膜和异质结构,本文对阻变效应氧空位动力学,多铁性氧化物晶格动力学和交换偏置磁锻炼行为中的自旋动力学等问题开展系统研究,取得如下主要结果:采用射频磁控溅射在平整和斜切LaAlO3(LAO)(001)单晶衬底上生长不同厚度La0.7Sr0.3MnO3薄膜。随着失配应力的
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钙钛矿结构氧化物具有丰富的物理内涵和应用前景,因而受到广泛的关注。然而至目前,人们对其动力学性质的理解还不够充分。基于若干氧化物外延薄膜和异质结构,本文对阻变效应氧空位动力学,多铁性氧化物晶格动力学和交换偏置磁锻炼行为中的自旋动力学等问题开展系统研究,取得如下主要结果:采用射频磁控溅射在平整和斜切LaAlO3(LAO)(001)单晶衬底上生长不同厚度La0.7Sr0.3MnO3薄膜。随着失配应力的弛豫,在80nm厚度薄膜表面观察到交叉线(Crosshatch),但其分布随衬底而有所不同。同时使用原位导电原子力显微镜(CAFM)也观察到交叉线衬度,但发现他们和形貌上的交叉线不全是一一对应。进一步电流-电压(I-V)循环回线测量显示,探针下局域表面可发生阈值阻变向双极型忆阻的转变以及二者的逆向转变。研究分析表明,阻变行为依赖于受失配位错和穿透位错调控的氧空位浓度与组态的演变。采用射频磁控溅射在平整和斜切LAO(001)单晶衬底上制备了 280 nm的BiFeO3(BFO)薄膜。在斜切LAO衬底上的BFO薄膜为单一菱方相,而在平整LAO衬底上的BFO薄膜为混合相。通过混合相和菱方相BFO薄膜的偏振拉曼光谱的细致对比,结合已有的文献报道,指认出混合相BFO薄膜的类菱方相,类四方相和过渡相的振动模。通过分析变温拉曼光谱,发现混合相BFO薄膜的类四方相声子模存在3个转变温度,分别对应类四方相的多铁相变,Polomska相变和类菱方相的反铁磁相变。声子异常行为显示存在自旋-声子耦合以及类菱方相和类四方相间的长程应力耦合。在La0.7Sr0.3FeO3/Ni79Fe21薄膜异质结构中,通过磁滞回线(MHL)的循环测量,观察到明显的交换偏置和磁锻炼效应。使用不同模型拟合交换偏置场和矫顽力,发现基于界面冻结和可转动自旋弛豫的模型最适合描述样品的磁锻炼效应。使用一阶翻转曲线技术(First Order Reversal Curve,FORC)对磁锻炼行为进行细致考察,分别获得了对应第1个MHL,第2个MHL和准平衡状态下的FORC图。结果表明不同阶段的FORC图像能有效刻画磁锻炼过程中磁化翻转模式随回线周数而发生的变化。
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