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La_（0.9）Ba_（0.1）MnO_（3-δ）薄膜和La_（0.67）Pb_（0.33）Mn_（1-x）Ti_xO_3的结构及物性研究

作　者: 吕笑公
导　师: 刘建
学　校: 内蒙古大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: La0.9Ba0.1MnO3-δ薄膜 La0.67Pb0.33Mn1-xTixO3 巨磁电阻效应 晶体结构 物理性质
分类号: O482.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


近年来,人们发现在类钙钛矿锰氧化物R1-xAxMnOx（R为La,Nd,Pr等稀土金属元素;A为Ca,Sr,Ba等碱土金属元素）中具有庞磁电阻（colossalmagnetoresistance,CMR）效应,由于它在磁记录、磁传感器等方面具有潜在的应用前景,同时也包含着丰富的物理内容,因而引起了物理学界的广泛关注。但是,目前这类磁电阻材料距离实际应用还存在许多困难,诸如:产生CMR现象所需的外加磁场非常大,通常需要几个特斯拉;材料磁电阻的峰值多出现在低温区内;磁电阻剧烈变化的温度范围很窄,这些因素都极大地限制了这种锰氧化物材料的实际应用。目前很多研究工作都集中在室温附近的低场磁电阻效应,特别是对A位Sr和Ca掺杂的研究,以Ba、Pb替代A位La的报道还不很多,以Pb和Ti同时替代A位的La和B位的Mn还未见报道。本文制备了La0.9Ba0.1MnO3-δ薄膜以及La0.67Pb0.33Mn1-xTixO3材料,并对上述薄膜和体材料的结构及物性进行了系统研究,得到了许多有意义的结果。La0.9Ba0.1MnO3-δ（LBMO）薄膜采用射频磁控溅射法在Si（100）基片上沉积制备。溅射的薄膜再在不同温度下退火处理。采用X射线衍射（XRD）,扫描隧道显微镜（STM）,X射线光电子能谱（XPS）,四探针法等手段对退火后薄膜的结构、微结构、表面化学态以及磁性质等进行了系统研究,结果表明,薄膜在800℃～850℃温度范围内退火,形成单相结构且晶粒与基片之间存在着相对固定的外延关系。退火温度不同会引起薄膜中含氧量的不同。温度为300K、磁场为1.6T的条件下,经过850℃退火的薄膜磁电阻MR高达30%。采用空气中固相反应烧结法制备了一系列钙钛矿结构的掺杂稀土锰氧化物La0.67Pb0.33Mn1-xTixO3（x=0、0.02、0.05、0.1、0.15、0.2）多晶样品。X射线衍射（XRD）分析和扫描电镜（SEM）观测的结果表明Ti离子的掺杂量的越大,形成多晶样品的晶粒越大。未掺杂Ti离子的La0.67Pb0.33MnO3与其它掺杂样品相比晶粒最小。红外吸收光谱测量发现样品在601～571cm-1范围出现了吸收峰并且峰的位置随Ti离子的掺杂量增加而向高频方向偏移。样品的磁性质测量表明Ti离子的掺杂量对材料的磁电阻有明显影响。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章 绪论  11-18
  1.1 引言  11
  1.2 锰基钙钛矿结构氧化物的研究历史回顾  11-12
  1.3 稀土锰氧化物的结构和磁电阻  12-14
    1.3.1 晶体结构  12-13
    1.3.2 磁电阻  13-14
  1.4 稀土锰氧化物(CMR)效应的物理机制  14-16
    1.4.1 双交换模型  14-15
    1.4.2 Jahn-Teller畸变  15-16
  1.5 巨磁电阻材料的应用挑战  16-17
  1.6 本文的选题意义及主要工作  17-18
第二章 样品制备及性能测试  18-24
  2.1 薄膜及体材料的制备方法  18-19
    2.1.1 薄膜材料的制备方法  18-19
    2.1.2 体材料的制备方法  19
  2.2 磁控溅射的原理  19-21
    2.2.1 溅射  19-20
    2.2.2 磁控溅射  20-21
  2.3 分析测试  21-24
    2.3.1 物相结构测试  21-22
    2.3.2 表面形貌的测试  22
    2.3.3 磁电阻(MR)的测试  22-23
    2.3.4 X射线光电子能谱(XPS)测试  23
    2.3.5 红外吸收的测试  23-24
第三章 La_(0.9)Ba_(0.1)MnO_(3-δ)薄膜的结构及物性  24-33
  3.1 概述  24
  3.2 样品的制备  24-25
    3.2.1 制备靶材  24
    3.2.2 基片选择  24
    3.2.3 基片清洗  24-25
    3.2.4 磁控溅射镀膜  25
    3.2.5 退火处理  25
  3.3 结果及讨论  25-32
    3.3.1 薄膜的结构  25-27
    3.3.2 薄膜的微观结构  27-28
    3.3.3 薄膜的磁电阻(MR)  28-30
    3.3.4 薄膜的X射线光电子能谱(XPS)  30-32
  3.4 结论  32-33
第四章 La_(0.67)Pb_(0.33)Mn_(1-x)Ti_xO_3的结构、红外及磁学性质  33-39
  4.1 概述  33
  4.2 样品的制备  33-34
  4.3 结果及讨论  34-38
    4.3.1 晶体结构  34-35
    4.3.2 扫描电镜观察结果  35-36
    4.3.3 红外吸收光谱  36-37
    4.3.4 磁电阻(MR)  37-38
  4.4 结论  38-39
参考文献  39-44
致谢  44-45
硕士期间发表的学术论文  45-46
硕士期间参加的科研课题  46

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 固体性质 > 磁学性质
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