溶胶凝胶制备LaSrMnO材料及其微结构的共焦显微拉曼光谱研究

摘要

以La1-xSrxMnO3为代表的钙钛矿型材料由于具有独特的晶体结构、电子结构及输运性质，在磁存储、磁敏传感器、磁制冷、固体燃料电池和热控等领域有广阔的应用价值，引起了人们越来越多的注意和兴趣。研究发现，La1-xSrxMnO3材料的晶体结构和微结构都对电磁输运性质有较大的影响。本论文中，我们利用溶胶凝胶方法制备了不同Sr掺杂量的La1-xSrxMnO3块材和薄膜材料，主要利用共焦显微拉曼光谱等手段统研究了材料的微结构。主要内容和结果如下： 一、通过简单的溶胶凝胶工艺，在相对较低温度(900℃)和较短时间(10h)内成功制备了单相多晶La1-xSrxMnO3块材，并通过溶胶凝胶旋涂方法在Si衬底上制备了薄膜材料，而通常文献报道采用固相反应法制备La1-xSrxMnO3块材时，需要反复研磨，为了得到纯相的材料，通常需要在高温(>1100℃)烧结较长时间(一周左右)。 二、系统研究了Sr掺杂量对La1-xSrxMnO3块材和La1-xSrxMnO3/Si薄膜微结构的影响。实验表明，在掺杂范围内(0≤x≤0.3)，La1-xSrxMnO3块材均为菱面体结构。随着掺杂量的增加，晶体的晶轴发生了变化，a轴逐渐减小，c轴逐渐增大。我们认为，这主要是由于Sr2+半径大于La3+，掺杂量增加时，样品的容差因子增大，晶格的畸变变小造成的。由于La1-xSrxMnO3薄膜与Si衬底之间的晶格失配，会在薄膜与衬底的界面处产生应力，这种应力使薄膜畸变成正交结构。在掺杂范围内(0≤x≤0.3)，薄膜主要为正交结构，但也存在少量菱面体结构。随着掺杂量增大，菱面体结构的成分增大，这主要是因为Sr2+掺入，薄膜内晶格失配引起的应力有所减弱。 三、研究了不同厚度的La0.9Sr0.1MnO3/Si薄膜的微结构，发现薄膜具有双层结构：在薄膜与衬底的界面处为正交结构，表层为菱面体结构。虽然在MOCVD方法制备的La0.83Sr0.17MnO3薄膜中也发现过类似结构，但在溶胶凝胶法所制备的La1-xSrxMnO3薄膜中，该现象的发现目前未见国内外文献报道。双层结构的出现与La0.9Sr0.1MnO3和Si的晶格失配有关，薄膜中沿不同晶轴分别产生了张应力和压应力，使得静态Jahn-Teller畸变增强造成的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2 La1-xSrxMnO3的晶体结构

1.2.1 想钙钛矿晶体结构

1.2.2 La1-xSrxMnO3晶体结构的畸变

1.3 La1-xSrxMnO3的电子结构

1.4 La1-xSrxMnO3材料的应用

1.5 La1-xSrxMnO3结构对输运特性的影响

1.6本论文的基本构思和主要研究内容

参考文献

第二章拉曼散射的基本原理及样品的表征手段

2.1拉曼散射的基本原理和应用

2.1.1拉曼散射的经典和量子理论

2.1.2拉曼散射在材料研究中的应用

2.1.3共焦显微拉曼散射的特点和应用

2.2样品的其它表征手段

2.2.1 X射线衍射(XRD)

2.2.2热分析

2.2.3椭圆偏振光谱

2.2.4 X射线能量色散谱

参考文献

第三章溶胶凝胶方法制备La1-xSrxMnO3材料

3.1 La1-xSrxMnO3块材的制备

3.1.1 La1-xSrxgnO3块材主要制备方法

3.1.2溶胶凝胶方法制备La1-xSrxMnO3块材

3.1.3 La1-xSrxMnO3块材制备工艺研究

3.2 La1-xSrxMnO3薄膜的制备

3.2.1 La1-xSrxMnO3薄膜常见制备方法

3.2.2溶胶凝胶旋涂法制备La1-xSrxMnO3薄膜材料

3.2.3实验参数对薄膜均匀性影响

3.3本章小结

参考文献

第四章La1-xSrxMnO3块材微结构的研究

4.1 X射线衍射研究La1-xSrxMnO3块材的结构

4.2 La1-xSrxMnO3材料拉曼光谱的理论分析

4.3拉曼散射研究La1-xSrxMnO3块材的结构

4.4本章小结

参考文献

第五章拉曼光谱研究La1-xSrxMnO3薄膜的微结构

5.1 X射线衍射分析分析La1-xSrxMnO3/Si薄膜的结构

5.2拉曼光谱研究Sr掺杂量对La1-xSrxMnO3薄膜结构的影响

5.3拉曼光谱研究厚度对薄膜结构的影响

5.3.1厚度引起薄膜的结构相变

5.3.2拉曼光谱研究La0.9Sr0.1MnO3薄膜的结构相变

5.3.3 La0.9Sr0.1MnO3薄膜的双层结构模型及拉曼光谱验证

5.4本章小结

参考文献

第六章结论

6.1本论文的主要结果

6.2有待研究的问题

致谢