La<,1-x>Na<,x>MnO<,3>块材及薄膜的制备和电磁输运性能的研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lingling850502
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钙钛矿锰氧化物材料所表现出的巨磁电阻效应(CMR),在提高磁存储密度和磁传感器等方面具有十分广阔的应用前景。这类材料属于强关联体系,有着不同寻常的电磁输运性能,蕴涵了丰富的物理内涵,因此成为当今凝聚态物理学和材料物理学中最前沿的领域之一。在本论文中,作者通过实验研究,对单价Na元素掺杂锰氧化物LaMnO3块材和薄膜的物理性能作一些研究和探索。 本论文第一章简要综述了各种巨磁电阻(CMR)材料的研究进展及其物性性能,概述了巨磁电阻效应的应用前景。 第二章详细介绍了锰氧化物材料的CMR效应的研究进展和丰富物理性能。包括晶体结构、电子结构、电磁输运性质以及一些特殊物理现象。解释了该材料CMR效应可能的理论模型,阐明了各种因素对CMR效应的影响。 第三章我们研究了La1-xNaxMnO3(x=0.10,1/6,0.20)多晶块材的晶体结构和电磁输运性能。实验结果表明所有样品的晶体结构均为菱形结构,样品的居里温度Tc均在室温或室温以上,零场和加场冷却的M-T曲线出现分叉现象。所有样品的ρ-T曲线都出现了金属—绝缘体转变现象,转变温度TP与居里温度Tc相对应。加0.5T外磁场后,三个样品出现巨磁电阻效应,MR峰值出现在Tp1附近,均在室温或以上。其中x=0.10样品的MR峰值最大,在302K达到17.4%。同时还观察到低温下异常的电输运行为,结合M-T曲线出现分叉现象,我们认为两者与样品中电、磁不均匀分布有关。 第四章采用RF射频磁控溅射方法在LaAlO3(001)单晶的基片上制备La1-xNaxMnO3(x=0.10,1/6,0.20)薄膜,并研究它们的电输运性能。实验结果表明所有薄膜样品都出现了金属—绝缘体转变现象,转变温度TP均比多晶块材的低很多,并且在TP附近出现了大的低场巨磁电阻效应。其中x=0.20薄膜的MR峰值最大,在236K和0.5T的磁场中为26.4%。通过对ρ-T曲线实验数据拟合发现,薄膜样品在低温区电输运机制是电子—电子散射和电子—磁振子的相互作用,而在高温区电输运机制是小极化子跃迁输运。 第五章采用RF射频磁控溅射法和直流磁控溅射法在LaAlO3(001)的单晶基片上制备了La0.8Na0.2MnO3/La0.75MNO3/La0.8Na0.2MnO3三层膜,并研究其电输运性能。借助X射线衍射结果,表明是取向生长的三层膜。我们测量了三层膜的R-T关系曲线,结果表明三层膜的电阻比LNMO单层膜的大,在200K和0.5T的磁场中,三层膜的MR峰达到32.2%,其可能的原因源于层间交互作用,电子在界面处的自旋相互散射以及内应力造成的点阵畸变所致。
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