钙钛矿结构锰氧化物薄膜和异质结输运性质及其光诱导效应研究

摘要

钙钛矿结构掺杂锰氧化物由于其丰富的物性和在自旋电子学中潜在的应用前景倍受关注。在本论文中，我们以锰氧化物薄膜和异质结为研究对象，详细探索了他们的电磁输运性能和光诱导效应。具体内容如下：
　　 ⑴采用直流磁控溅射的方法制备出多种锰氧化物薄膜，并在单晶硅(001)衬底上在La2/3Sr1/3MnO3-δ(LSMO)薄膜的生长过程中，采用调节衬底温度的方法实现了对薄膜取向的调制，制备出高度c轴取向的LSMO薄膜。
　　 ⑵详细研究了LSMO薄膜的光电导效应以及影响因素，发现了LSMO薄膜中的电致电阻效应、电流辅助下的薄膜光电导效应以及磁场对LSMO薄膜持久光电导(PPC)的擦洗效应。
　　 ⑶研究了锰氧化物/SrTiO3+0.5wt％Nb(STON)异质结的电磁输运性质，在其中观察到了整流效应，确认了高温下异质结中的隧穿行为，同时观察到了La0.7Ce0.3MnO3/STON异质结中磁电阻随温度、偏置电流发生正负符号渡越的行为，结合隧穿模型给出了合理解释。
　　 ⑷对锰氧化物/SiO2/Si异质结进行了输运及其光诱导效应研究。探讨了各种条件下的输运机制，发现异质结在TC温度以上有着正向I-V输运行为，而在TC温度以下有着反向I-V输运行为。同时观察到异质结中巨大的光致电阻现象。
　　 ⑸研究了锰氧化物/STON和锰氧化物/SiO2/Si两类异质结的光伏效应。对异质结光伏对温度、光功率、磁场的依赖关系等方面进行了较为详细的探索。在锰氧化物/STON异质结中上发现了与磁性有关的新型光伏效应，并成功地实现了光伏效应的磁场调控。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章、掺杂锰氧化物光诱导研究进展

第一节、钙钛矿掺杂锰氧化物简介

1.1.1、锰氧化物的晶体结构

1.1.2、锰氧化物磁结构

1.1.3、锰氧化物的输运行为

第二节、锰氧化物光诱导效应研究进展

1.2.1 掺杂锰氧化物的光谱研究

1.2.2、掺杂锰氧化物的光磁研究

1.2.3、掺杂锰氧化物的光电导研究

1.2.4、锰氧化物异质结的光诱导研究

第二章、锰氧化物薄膜、异质结的制备及其结构、物性表征

第一节、直流磁控溅射、脉冲激光沉积的原理

第二节、衬底温度对La2／3Sr1／3MnO3薄膜的结构和物性的影响

第三节、磁控溅射生长Pr0.7Ca0.3MnO3薄膜的探索

2.3.1、衬底温度对磁控溅射生长PCMO薄膜取向的影响

2.3.2、磁控溅射法生长PCMO薄膜的厚度与生长时间的关系

2.3.3、衬底表面处理及后续退火对PCMO薄膜形貌的影响

本章小结

第三章、La0.67Sr0.33MnO3.6薄膜中的光诱导效应研究

第一节、LSMO薄膜中的光电导效应

第二节、电场对LSMO薄膜光电导的影响

第三节、磁场对LSMO薄膜光电导的影响

本章小结

第四章、锰氧化物／STON异质结的电磁输运性质研究

第一节、锰氧化物／STON异质结的整流效应

第二节、LCEM／STON中的隧穿输运

第三节、LCEM／STON异质结中的结间磁电阻交叠效应

本章小结

第五章、锰氧化物／Si异质结的电磁输运和光诱导效应研究

第一节、锰氧化物／SiO2／Si异质结中表面薄膜电磁输运行为

第二节、TC温度以上锰氧化物／SiO2／Si异质结结间输运行为

第三节、TC温度以下LSMO／SiO2／Si异质结结间输运行为

第四节、锰氧化物／SiO2／Si异质结隧穿输运行为

第五节、锰氧化物／SiO2／Si异质结光诱导研究

本章小结

第六章、锰氧化物异质结的光生伏特效应研究

第一节、CMR／STON异质结的光伏效应

第二节、磁场对CMR／STON异质结中光伏效应的调控

第三节、CMR／SiO2／Si异质结的光伏行为探索

本章小结

总结与展望

参考文献

攻读博士期间所取得的科研成绩

致谢