庞磁阻锰氧化物La1-xCaxMnO3的电、磁、光特性研究

摘要

庞磁阻锰氧化物因其具有较高的自旋极化率，且常在居里温度(TC)附近表现出大的磁电阻效应而被研究工作者广泛研究。此外，庞磁阻锰氧化物中存在多相共存和竞争，使得这类材料对外界条件（如电场、磁场、光照等）的响应明显。因此，在本文中，我们以庞磁阻锰氧化物La1-xCaxMnO3为研究对象，探索磁场和光照（λ=405nm）条件对磁基态以及电学性能的影响。主要研究内容如下:
　　1.采用溶胶凝胶方法制备出质量良好的La1-xCaxMnO3(x=0.10，0.15，0.20，0.30)块材样品及La0.7Ca0.3MnO3/Si异质结薄膜，分别对样品进行结构和形貌的表征。XRD结果表明，La1-xCaxMnO3(x=0.10，0.15，0.20，0.30)块材样品及La0.7Ca0.3MnO3/Si异质结薄膜均是正交对称性结构。SEM结果表明，块材和薄膜样品晶粒致密，表面平整，晶粒大小均匀，晶界清晰。
　　2.对La1-xCaxMnO3(x=0.10，0.15，0.20，0.30)块材样品进行磁电特性及光电特性的研究。以多功能振动磁强计为测试平台，对La1-xCaxMnO3(x=0.10，0.15，0.20，0.30)样品的电输运特性（R-T曲线和I-V曲线）和磁输运特性（M-T曲线和M-H曲线）进行了系统的测试和表征。磁性实验结果表明，随着温度(300K-50K)的降低，La1-xCaxMnO3(x=0.10，0.15，0.20，0.30)样品的磁基态发生了顺磁到铁磁的转变，且随着Ca掺杂量的增加，顺磁-铁磁转变温度明显增加。由La1-xCa，MnO3样品电阻随温度的变化曲线可知，随着温度的降低，La1-xCaxMnO3样品的导电性发生从绝缘态到金属态的转变。光照条件下测试La1-xCaxMnO3块材样品的电学性能可知，随着激光强度的增加，La1-xCaxMnO3块材样品在低温区电阻增加，在高温区电阻减小。由La1-xCaxMnO3样品的电流电压曲线（I-V曲线）结果可知，加光后La1-xCaxMnO3样品的I-V曲线发生改变且有开路电压产生，即有光伏效应产生。进一步研究La1-xCaxMnO3样品开路电压随温度的变化曲线可以看出，随温度的降低，加光照后，La1-xCaxMnO3样品开路电压的变化与其磁基态和电阻的变化规律有一定的关联，但是产生光伏效应的微观机制仍需进一步的研究。
　　3.选择金属绝缘体相变温度较高的La0.7Ca0.3MnO3样品制备La0.7Ca0.3MnO3/Si异质结，利用多功能振动样品磁强计Vaserlab测试系统测试锰氧化物异质结的电磁输运特性及光伏效应。由不同浓度和层数的磁输运（M-T和M-H）曲线可知样品的磁性很强，磁化强度在1000Oe时达到饱和且10层和13层薄膜样品的矫顽力分别为364Oe和352Oe。在加磁场和激光条件下，对不同浓度和层数的La0.7Ca0.3MnO3/Si异质结样品进行电学性能的表征可知:随着磁场强度的增加，样品电阻降低;随激光强度的增加，样品的电阻几乎没有发生变化。通过不同温度下加磁场和激光的I-V曲线分析可知，磁场强度和激光强度对样品光电效应均有明显的影响，但是磁场和光场对光生电压的影响效果不同（详见4.4），说明磁场和激光对样品磁基态影响机制不同。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 钙钛矿锰氧化物的结构

1．2 钙钛矿锰氧化物的基本物理性质

1．2．1 锰氧化物的庞磁阻效应

1．2．2 锰氧化物的磁学特性

1．2．3 庞磁阻锰氧化物的光电特性

1．3 本论文的研究目的和主要思路

第二章 样品的制备及表征方法

2．1．1 溶胶-凝胶法制备La1-xCaxMnO3陶瓷样品

2．2 La1-xCaxMnO3样品性能表征

2．2．2 La1-xCaxMnO3样品的表面形貌表征(SEM)

2．2．3 La1-xCaxMnO3样品的磁学、电学及光电性能表征(VSM)

第三章 La1-xCaxMnO3陶瓷样品的磁学及光电特性研究

3．1．2 La1-xCaxMnO3陶瓷样品的微观形貌表征

3．2 La1-xCaxMnO3陶瓷样品的磁性研究

3．3 La1-xCaxMnO3陶瓷样品的光电效应研究

3．3．1 La1-xCaxMnO3陶瓷的电输运特性

3．3．2 光照对La1-xCaxMnO3样品电学性能的影响

3．4 La1-xCaxMnO3陶瓷样品的光伏特性研究

3．4．2 温度对La1-xCaxMnO3块材样品I-V曲线的影响

3．4．3 光照对La1-xCaxMnO3块材样品开路电压的影响

3．5 本章小结

第四章 La0．7Ca0．3MnO3薄膜样品的磁学及光电特性研究

4．1．2 La0．7Ca0．3MnO3薄膜样品的微观形貌表征

4．2 La0．7Ca0．3MnO3薄膜样品的磁学特性研究

4．3 La0．7Ca0．3MnO3薄膜样品的光电特性研究

4．3．2 La0．7Ca0．3MnO3薄膜样品电阻变化规律

4．4 La0．7Ca0．3MnO3薄膜样品的光伏特性研究

4．4．2 光照对La0．7Ca0．3MnO3薄膜样品开路电压的影响

4．4．3 磁场对La0．7Ca0．3MnO3薄膜样品开路电压的影响

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的主要工作

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