PZT/NFO/LSMO多层磁电外延薄膜微观结构研究

用脉冲激光沉积法在(110)取向的SrTiO3(STO)单晶衬底上制备了Pb(Zr0.52Ti0.48)O3/NiFe2O4/La0.7Sr0.3MnO3(PZT/NFO/LSMO)磁电复合外延薄膜,并用X射线衍射和透射电镜技术研究了外延薄膜的物相和显微结构。原子力显微镜结果表明PZT、NFO和LSMO薄膜表面均平整,晶粒尺寸分布均匀,表面粗糙度分别为1.8,1.7和0.2 nm。X射线衍射、选区电子衍射和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)测试结果均证明各层薄膜沿(110)STO衬底外延生长,其外延关系为(110)PZT//(110)NFO//(110)LSMO//(110)STO和[001]PZT//[001]NFO//[001]LSMO//[001]STO。HRTEM结果显示,NFO/LSMO界面和LSMO/STO界面平整外延性好,无缺陷,而PZT/NFO界面较粗糙;NFO薄膜表面呈锯齿状,锯齿状面为立方NFO的能量最低{111}面,而PZT薄膜表面呈岛状,进一步的显微结构分析认为PZT薄膜为层状-岛状生长模式。

La_(1-x)Sr_xMnO_3薄膜的制备、结构及电磁特性

以无机盐为原料,采用溶胶-凝胶工艺在Si衬底上制备La1-xSrxMnO3(LSMO)薄膜,XRD和TEM分析表明LSMO薄膜呈现纳米晶菱形钙钛矿结构,SEM分析表明LSMO薄膜表面平整、光滑致密。磁学测试结果表明:在0T、0.4T和0.8T时薄膜的Tp分别为220K、224K和229K,随着磁场的增大Tp移向高温的同时峰值电阻降低,这与铁磁相变及磁场对DE作用的影响有关。MR极值在250K左右达18.4%。

La_(2/3)Sr-(1/3)MnO_3薄膜的输运及激光反射率特性

用磁控溅射方法制备了钙钛矿锰氧化合物La2/3Sr1/3MnO3(LSMO)单晶外延薄膜,该薄膜发生顺磁绝缘-铁磁金属相变的转变温度Tc≈330K。在室温(T=293K),偏置电流对LSMO薄膜输运性质的影响表明,随着电流的增大,材料的晶格畸变加强,电阻值增大,同时薄膜的激光反射率减小。用固体光学理论对其进行定性解释。

Si衬底上SrMnO_3缓冲层对La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3薄膜择优取向生长的影响

利用磁控溅射方法在 (1 0 0 )Si衬底上首先生长SrMnO3(SMO)作为缓冲层 ,再沉积得到了 (1 1 0 )择优取向生长的La0 .8Sr0 .2 MnO3(LSMO)薄膜。利用X射线衍射仪分析了SMO缓冲层的结构特征对LSMO薄膜择优取向生长的影响。结果表明 :当沉积温度为 60 0℃时 ,增加缓冲层SMO的厚度 ,LSMO薄膜的取向性变好 ;当缓冲层SMO厚度为 45nm时 ,LSMO薄膜基本具有 (1 1 0 )取向生长的特征。进一步的工作证实 :提高沉积温度 ,能够显著增加SMO缓冲层的晶粒大小 ,并减少LSMO薄膜择优取向生长所需的缓冲层厚度 ;当沉积温度为 80 0℃时 ,由于类退火作用的存在 ,厚度为 1 0nm的SMO缓冲层就可以实现LSMO薄膜择优取向的生长。

（100），（110）和（111）生长方向的La0.7Sr0.3MnO3薄膜结构及性能研究

利用磁控溅射方法，在（100），（110）和（111）LaAlO3（LAO）衬底上制备得到了不同生长方向的La0.7Sr0.3MnO3（LSMO）薄膜并对其晶体结构及磁电学性能进行了系统研究。AFM图揭示出（100），（110）和（111）生长方向的LSMO薄膜分别具有圆形、长条形和点状的表面晶粒形貌。磁电学测试结果表明不同生长方向的LSMO薄膜磁电学性能与其应变程度有关。（111）生长方向的LSMO薄膜由于按最密排面生长，晶格畸变很小，从而具有相对最大的磁饱和强度值和最低的电阻。

PLZST陶瓷衬底上La0.7Sr0.3MnO3薄膜生长及其磁性能和电输运特性研究

采用磁控溅射法在PLZST陶瓷衬底上制备了不同厚度的LSMO薄膜,并对其微结构、磁性能及电输运特性进行了研究。结果表明,LSMO薄膜具有单一钙钛矿结构,晶粒均匀,表面平整,其中20 nm厚LSMO薄膜粗糙度仅为2.93 nm。在10~300 K温度范围内,LSMO薄膜均具有大的磁电阻效应,20 nm厚的LSMO薄膜磁电阻温度稳定性优异。随着薄膜厚度的增加,薄膜的居里温度、金属绝缘体转变温度、磁化强度和导电性能降低。这可能是由于Pb、Sn、Zr等离子扩散进入LSMO薄膜中,导致MnO 6八面体畸变造成的。

不同应力下的双层钙钛矿锰氧化物La_(1.3)Sr_(1.7)Mn_2O_7薄膜输运特性研究

采用脉冲激光沉积(PLD)法分别在SrTiO3(100)、LaAlO3(100)和MgO(100)单晶基片上制备了双层钙钛矿锰氧化物La1.3Sr1.7Mn2O7(LSMO)薄膜。X射线衍射谱表明三个样品均沿衬底的晶向择优生长;原子力显微镜显示薄膜表面均光滑致密。采用标准四探针法对薄膜的阻温特性进行了研究,发现SrTiO3(100)和LaAlO3(100)基片上生长的薄膜呈现出明显的金属-绝缘体转变,转变温度分别为340 K和330 K。而在MgO基片上显示绝缘体态,无金属-绝缘体转变。结合阻温曲线的拟合及薄膜与衬底的晶格失配计算,从薄膜应力和激活能变化的角度分析了样品出现不同阻温特性的内在机制。

应力与取向调控超薄La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_(3)薄膜各向异性的研究

本工作采用带有原位反射式高能电子衍射(RHEED)的脉冲激光沉积系统,分别在(001)和(110)两种取向的SrTiO_(3)、(LaSr)(AlTa)O_(3)、LaAlO_(3)三种衬底上沉积厚度为13个晶胞(unit cell,u.c.)的高质量超薄La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_(3)(LSMO)薄膜。首先,采用原子力显微镜(AFM)对薄膜表面形貌进行表征;其次,通过综合物性测量系统(PPMS)对薄膜磁各向异性变化进行表征;最后,利用同步辐射软X射线吸收谱技术研究薄膜中锰的轨道占据状态。综合研究发现,无论LSMO薄膜沉积在哪一种取向的衬底上,受拉应力作用的电子均优先占据面内轨道,LSMO薄膜表现出面内易磁化特性;而受压应力作用的电子则优先占据面外轨道,LSMO薄膜表现为垂直磁各向异性。

La0.7Sr0.3MnO3薄膜在染料敏化太阳电池对电极中的应用研究

本文采用溶胶–凝胶法制备了钙钛矿结构La0.7Sr0.3MnO3 (LSMO)靶材,并利用脉冲激光沉积法在玻璃衬底上制备了不同厚度(67.5 nm和579 nm)的LSMO薄膜。X射线衍射结构分析表明薄膜具有纯相的钙钛矿结构,结晶度良好。鉴于钙钛矿结构锰氧化物的催化活性,将其应用在染料敏化太阳能电池(DSSC)对电极上,分别研究了LSMO、Pt/LSMO作为对电极时DSSC的光电转换特性,初步探索了钙钛矿结构锰氧化物作为DSSC电极的可行性。本文为探索DSSC新的对电极提供一种有益尝试,为后续开展包含钙钛矿结构锰氧化物的DSSC体系中光电转换性能改进研究提供实验基础。

Si衬底上La0.8Sr0.2MnO3/SrMnO3双层结构研究

利用磁控溅射方法在Si(100)衬底上首先生长SrMnO3(SMO)作为缓冲层,再沉积La0.8Sr0.2MnO3(LSMO)薄膜,得到(110)面择优生长的LSMO/SMO双层结构.利用X射线衍射仪分析了SMO缓冲层的结构特征对LSMO薄膜择优取向生长的影响;利用Rutherford背散射(RBS)分析了LSMO/SMO间的界面情况.结果表明:以SMO作为单一缓冲层时,不仅可以实现LSMO薄膜在Si(100)衬底上的(110)面的择优生长,而且LSMO/SMO的界面扩散现象也不明显.

Exchange coupling-induced uniaxial anisotropy in La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3 thin films

Establishing a deeper understanding of the anisotropy in manganites is useful for tailoring their magnetic properties for device applications. Here we showed that ferromagnetic La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3(LSMO) thin films,epitaxially grown on SrTiO_3(STO) substrates, exhibited unexpected double-shifted magnetization curves originating from the competition between common biaxial and emergent uniaxial anisotropies. This emergent uniaxial anisotropy could be induced by exchange coupling between the ferromagnetic LSMO and an antiferromagnetic LSMO dead layer at the LSMO/STO interface, which could be manipulated by the degree of oxygen deficiency.