钙钛矿氧化物外延薄膜的量子调控及光电响应

摘要

钙钛矿锰氧化物由于电荷、自旋、轨道和晶格自由度之间的强烈耦合产生了丰富的物理性质。这些量子态具有相近的自由能，光、电、磁、应力等外加场可诱导各量子态之间的相互竞争，衍生出新奇的物理现象，有望发展出基于强关联电子体系的新型光电材料与器件。本论文以钙钛矿锰氧化物材料La0.8Ba0.2MnO3(LBMO)为研究对象，利用外加光场和应力调控磁性和电子输运特性，进行了以下三个方面的研究，具体为：
　　1、通过改变原位氧气氛退火时间的长短控制LBMO薄膜的氧含量，研究了氧含量对SrTiO3(STO)衬底上LBMO薄膜的光、电、磁学特性的影响。发现LBMO薄膜中的氧含量明显影响薄膜的物理性质，随着氧含量的增加，金属-绝缘体（铁磁-顺磁）转变温度和饱和磁化强度升高，电阻率和磁电阻效应降低。氧适量的薄膜表现出大的光致电阻效应，最大光致电阻率达73％（激光波长650 nm）。
　　2、通过改变薄膜厚度，研究了应变对LaAlO3(LAO)衬底上LBMO薄膜电、磁输运特性的影响。发现随着薄膜厚度的增加，薄膜与衬底之间的压应变发生弛豫，薄膜的金属-绝缘体转变温度略微升高。另外，恰当的压应变可使薄膜获得较大的饱和磁化强度和较小的矫顽力。
　　3、在LAO、(La，Sr)(Al，Ta)O3(LSAT)以及STO衬底上外延生长LBMO薄膜，研究光场和晶格应力场对LBMO薄膜电、磁输运特性的调控作用。发现应力越大，薄膜的光致电阻率越小。LBMO薄膜呈现出明显的光诱导弛豫效应，其行为可用双指数函数模型描述。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 钙钛矿氧化物的基本性质

1．2．1 晶体结构

1．2．2 电子结构

1．2．3 庞磁电阻效应

1．2．4 双交换作用

1．2．5 相分离

1．2．6 应力对钙钛矿氧化物的影响

1．3 钙钛矿氧化物的光电特性

1．4 本论文的主要内容

第二章 样品制备与表征

2．1 脉冲激光沉积技术

2．2 X射线衍射

2．3 电磁性能测量

2．4 原子力显微镜(AFM)

2．5 光场调控测试

第三章 La0．8Ba0．2MnO3薄膜的制备和光、电、磁特性研究

3．1 制备不同退火时间的LBMO／STO薄膜

3．2 La0．8Ba0．2MnO3薄膜的晶体结构表征和形貌表征

3．2．1 La0．8Ba0．2MnO3薄膜的晶体结构表征

3．2．2 La0．8Ba0．2MnO3薄膜的形貌表征

3．3 对La0．8Ba0．2MnO3薄膜的外场调控

3．3．1 不同退火时间的LBMO／STO薄膜的电输运研究

3．3．2 不同退火时间的LBMO／STO薄膜的磁输运研究

3．3．3 不同退火时间的LBMO／STO薄膜的光电特性研究

第四章 应力场对La0．8Ba0．2MnO3薄膜的电磁输运特性的调控

4．1 制备不同厚度La0．8Ba0．2MnO3薄膜

4．2 La0．8Ba0．2MnO3薄膜的晶体结构表征和形貌表征

4．3 La0．8Ba0．2MnO3薄膜的多场调控

4．3．1 晶格应变对La0．8Ba0．2MnO3薄膜的电输运调控

4．3．2 晶格应变对La0．8Ba0．2MnO3薄膜的磁输运调控

第五章 应力场和光场对La0．8Ba0．2MnO3薄膜电磁输运特性的调控

5．1 衬底应力对La0．8Ba0．2MnO3薄膜特性的影响

5．2 不同衬底上制备La0．8Ba0．2MnO3薄膜

5．3 La0．8Ba0．2MnO3薄膜的晶体结构表征和形貌表征

5．4 对La0．8Ba0．2MnO3薄膜的场调控

5．4．1 晶格应变对La0．8Ba0．2MnO3薄膜的电输运调控

5．4．2 晶格应变对La0．8Ba0．2MnO3薄膜的磁输运调控

5．4．3 晶格应变对La0．8Ba0．2MnO3薄膜光致电阻的调控

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间论文发表情况

攻读硕士学位期间参加会议情况

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