La0.7Ca0.3MnO3多晶薄膜的sol-gel法制备及表征

以La、Ca、Mn的无机盐替代相应的醇盐,以冰乙酸为溶剂,乙酰丙酮(AcAc)为螯合剂,采用sol-gel法在Si(110)衬底上制备了La0.7Ca0.3MnO3(LCMO)多晶薄膜,并用FTIR、XRD、SEM、EDS和TEM等分析手段对薄膜进行了表征,通过不同磁场下电阻一温度(R-T)曲线,研究了样品的输运性质及...     

利用激光感生热电电压效应测量薄膜的各向异性泽贝克系数

利用激光对半无限大物体加热的一维热传导模型.分析La0.67Ca0.33MnO3(LCMO)薄膜在KrF准分子激光照射下的温度变化.在纳秒级激光单次脉冲照射下,薄膜表面温度与照射时间的平方根成正比.并通过拟合La0.67Ca0.33MnO3薄膜在此激光照射下的感生电压响应信号,得到薄膜的时间常数为1.39μs.利用薄薄厚度与时间常数的关系,计算出薄膜的热扩散系数及热穿透深度,分别为4.5×10-8m2/s和71 nm.根据测量到的脉冲响应信号的时间常数,将激光感生电压公式中薄膜厚度与热扩散系数参量简化,得到一种求各向异性泽贝克(Seeback)系数的方法,计算出La0.67Ca0.33MnO3的各向异性泽贝克系数为2.80μV/K.     

YBCO／LCMO双层膜微结构的HREM研究

La0.7Ca0.3MnO3(LCMO)薄膜是一种典型的巨磁阻(CMR)材料,在信息存储领域具有广阔的应用前景[1,2](如磁记录读出磁头等),而LCMO与高温超导材料YBa2Cu3O7(YBCO)组成的双层薄膜更显示出许多奇特的物理性质[3]。由于薄膜的微结构对其物理性能有很大影响,因此研究薄膜的微结构有助于对此类材料的磁性与超导电性相关机制的理解。本文利用高分辨电子显微镜系统地研究了YBCO/LCMO双层薄膜的显微结构。本文使用的YBCO/LCMO双层薄膜样品是在(100)LaAlO3(LAO)单晶衬底上,用脉冲激光沉积法制备的。制备的程序是:首先在衬底上沉积LCM…     

脉冲激光溅射沉积制备La0.67Ba0.33MnO3薄膜的应变效应研究

采用脉冲激光溅射沉积技术在LaAlO3(001)衬底上制备了一系列不同厚度(40～240 nm)的La0.67Ba0.33MnO3薄膜。通过控制薄膜的厚度，获得了不同应变态的La0.67Ba0.33MnO3薄膜。根据X射线衍射(XRD)数据详细分析了薄膜厚度变化对c轴晶格常数的影响。采用标准的直流四探针法和超导量子干涉仪分别测量了薄膜的电阻温度特性和磁化强度温度特性。研究发现，La0.67Ba0.33MnO3薄膜的居里温度和金属绝缘态转变温度随压缩应变的增大而减小，即压缩应变抑制了La0.67Ba0.33MnO3薄膜的铁磁性，降低了居里温度。这一结果与以往压缩应变增强铁磁性并提高居里温度的结论相异，不能利用Millis的应变理论模型进行定性解释。利用超巨磁电阻(CMR)薄膜材料的应变效应对eg轨道稳定性的影响对La0.67Ba0.33MnO3薄膜的异常磁电输运效应进行了解释。     

射频磁控溅射参数对 Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜结构和性能的影响

采用射频磁控溅射法在 Pt/TiO2/SiO2/Si(100) 衬底上制备了Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜,研究了工作气压、衬底温度等溅射参数对Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜结构和电学性质的影响.使用 XRD 分析了工作气压为 2Pa、衬底温度分别为 200 ℃、400 ℃、600℃(组a),以及衬底温度为600℃、工作气压分别为 1.5Pa、2.0Pa、2.5Pa、3.0Pa 和 5.0Pa (组b)两组薄膜的微结构,结果表明工作气压在 2.5Pa 以下、衬底温度为 600℃时沉积的薄膜具有较好的钙钛矿结构.在 1.5Pa 条件下溅射的薄膜具有明显的(111)择优取向.在2.5Pa时,Pt/Ba0.7Sr0.3TiO3/Pt电容有最优铁电性能,在外加4 V电压(电场为 80 kV/cm)下,剩余极化 (Pr) 和矫顽场(Ec)分别为 2.32 μC/cm2、21.1 kV/cm.     

0.7BiFeO_3-0.3PbTiO_3薄膜结构与电学性能的厚度效应

以溶胶–凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si(111)基底上制备了厚度为30~1 110 nm的0.7BiFeO3-0.3PbTiO3(0.7BFO-0.3PT)薄膜,研究了薄膜厚度对0.7BFO-0.3PT薄膜的结构与电学性能的影响。结果表明,随着膜厚的增加,晶格常数c与a的比值c/a以及晶粒尺寸都呈现先增大后减小的趋势,但其剩余极化强度及介电常数却均与薄膜厚度呈正比。厚度为180 nm的0.7BFO-0.3PT薄膜具有最大的矫顽场(2.99×105V/cm)和晶粒均匀度(42 nm),同时其晶格常数比c/a也达到最大,为1.129 9。     

庞磁电阻La0.8Sr0.2MnO3薄膜的微结构研究

利用激光分子束外延方法在(001)SrTiO3衬底上制备庞磁电阻La0.8Sr0.2MnO3薄膜.发现高密度、尺度均匀的纳米聚集物弥散地分布在La0.8Sr0.2MnO3薄膜中.Z衬度像、EDS及电子衍射综合分析表明,这些纳米聚集物的内部成分出现起伏,主要特征是富Mn贫La,Mn/La的比值在其核心处达到极大值,形成立方结构的第二相MnO.LSMO薄膜由两种正交结构的取向畴组成.MnO与畴1的取向关系为[101]LSMO,1//[100]MnO和(010)LSMO,1//(010)MnO;与畴2的关系为[101]LSMO,2//[100]MnO和(010)LSMO,2//(001)MnO.在LSMO/STO外延体系中,还观察到大量的失配位错.失配位错的类型分为刃型失配位错,位错线沿<100>方向;螺型失配位错,位错线沿<110>方向.刃型位错是基中原有位错在薄膜生长过程中沿生长表面的扩展造成的;螺型失配位错的形成与降温过程中LSMO正交结构的取向畴的形成有关.     

银掺杂对La0.67Ca0.33MnO3薄膜性能的影响

用射频磁控溅射法在不同温度的Si(001)基片上制备了La0.67Ca0.33MnO3薄膜与银掺杂量为1(mol)%的La0.67Ca0.33MnO3-Ag薄膜,并用四探针法测量其电阻随温度的变化关系.发现由于银以金属形式存在于LCMO薄膜晶界处,使晶界处的电传导特性得以改善,结晶温度降低至773K以下,晶粒内双交换作用在晶界的传导加强,薄膜金属-绝缘转变温度升高到261 K,并在高温处薄膜的电阻-温度曲线有附加峰的出现.     

非晶Pr0.7Sr0.3MnO3薄膜的电阻开关性质

采用脉冲激光沉积法在SnO2:F( FTO)衬底上制备了非晶Pr0.7Sr0.3MnO3(PSMO)薄膜,并对具有Au/非晶PSMO/FTO三明治结构的器件进行了阻变特性测试.结果显示:在低电压范围扫描时,非晶PSMO薄膜的电流-电压(I-V)回线只在负电压区域呈现;随着电压的增加,薄膜的I-V回线出现在整个电压范围内...     

脉冲准分子激光制备PCLT热释电薄膜

采用脉冲激光沉积的方法,在Pt/SiO_2/Si衬底上制备了掺Ca的(Pb,La)TiO_3薄膜。薄膜呈多晶结构,具有较好的铁电性和热释电性。由于掺Ca的作用,使薄膜的材料探测优值和电压响应优值几乎与单晶MgO衬底上的c轴取向的PbTiO_3或(Ph,La)TiO_3薄膜相比拟。这些较好的实验结果是在硅基衬底上的铁电薄膜中获得的,因而对研制单片集成的红外热释电阵列将有一定的意义。     

激光感生热电电压信号的衰减时间研究

为了研究激光感生热电电压(laser-induced thermoelectric voltage,LITV)信号的衰减时间与薄膜物性参量的定量关系,采用脉冲激光沉积法制备了YBa2Cu3O7-x,La(0.67)Ca0.33MnO3,La0.67Pb0.33MnO3薄膜,测量了248nm的脉冲激光辐照在薄膜中诱导产生的LITV信号,并且基于激光与薄膜相互作用的光热过程推导出的LITV信号衰减时间常数的表达式。结果表明,LITV信号呈指数衰减,变化规律与LITV效应的理论模型相吻合;LITV信号的衰减时间仅决定于薄膜的热传导性能,是薄膜热扩散系数的函数;根据LITV信号的衰减时间可以计算薄膜的热扩散系数,从而提出通过测量LITV信号的衰减时间来研究薄膜热扩散系数的新方法。     

稀土氧化物薄膜激光感生电压信号采集研究

采用德国Lambda公司LPX300I型KrF激光器,脉冲激光输出波长为248 nm,重复频率为5 Hz,能量为400mJ,在倾斜5°的LaAIO3单晶衬底表面制备了La0.5(CaSr)0.5MnO3(LCSMO)和La0.9Ca0.1MnO3(LCMO)两种稀土氧化物薄膜.使用波长为248 nm的LPX300I型KrF准分子激光进行照射,重复频率为1 Hz,能量为300 mJ,对LCSMO和LCMO薄膜表面产生的激光感生电压(LIV)信号进行采集.对信号响应的波形特征进行分析和讨论,实验得出LIV信号半峰全宽与数据采集卡临界采样率成反比例关系.临界采样率的选择为新型快响应、宽光谱激光功率/能量器件设计和制作提供依据.     

Thickness Dependence Study of Electron Beam Evaporated LBMO Manganite Thin Films for Bolometer Applications

La_0.7Ba_0.3MnO₃ (LBMO) thin films with different thicknesses were deposited on Si substrates using an electron beam evaporation technique for bolometer applications. To evaluate the influence of the thickness on their structural, compositional, morphological, and electrical properties, the LBMO thin films were characterized by x-ray diffraction (XRD), energy-dispersive spectroscopy, atomic force microscopy, and a four-probe method. XRD measurements showed that the crystal quality of the LBMO films improved with increasing thickness. The surface morphology revealed that the grain size and surface roughness of the films increased with increasing thickness. The resistivity increased with increasing thickness of the film. The temperature coefficient of resistance of the LBMO films decreased from 5.15%/K to 4.12%/K with increase of the film thickness from 20 nm to 100 nm.     

脉冲激光沉积技术沉积温度对PZT/LSAT薄膜生长取向的影响

采用固相法分别制备了标准摩尔配比和铅过垦10%的两种靶材.并利用脉冲激光沉积技术(PLD)在镧锶铝钽(LaSrAlTaO3,LSAT)单晶衬底上成功制备了锆钛酸铅(Pb(Zr0.3Ti0.7)O3,PZT)铁电薄膜,在550～750℃沉积温度范围内研究了PZT薄膜的生长取向和铅含最对薄膜生长取向的影响.利用X射线衍射(XRD)仪和原子力显微镜(AFM)表征了薄膜生长取向和表面形貌.XRD测量表明在标准摩尔配比情况下薄膜牛长从550 C近似c轴取向逐渐过渡到750℃近似a轴取向,而在铅过量情况下薄膜生长取向无明显过渡性变化;AFM测量表明PZT薄膜在近似C轴和a轴生长情况下,表面均方根(RMS)粗糙度分别为16.9 nm和13.7 nm,而在混合生长无择优取向的情况下,薄膜表面均方根粗糙度达到68 nm,这可能是两种取向竞争生长的结果.     

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。     

Nanostructured thin films of the La0.7Sr0.3MnO3 manganite obtained using the extraction pyrolytic method

The extraction pyrolytic method is used to fabricate thin (100–300 nm) films of the lanthanum manganites La_0.7Sr_0.3MnO₃ on fused silica substrates. The films are deposited on the substrate using the alternate sessions of the centrifuging of solution and pyrolysis. The annealing of thin films at temperatures of greater than 650°C yields the single-phase La_0.7Sr_0.3MnO₃ material. It is demonstrated that the annealing temperature substantially affects the magnetic properties of the resulting films: the films exhibit the properties of spin glasses and ferromagnetic properties at temperatures of less than 700°C and greater than 700°C, respectively.     

Dielectric–Semiconductor Interface Limits Charge Carrier Motion at Elevated Temperatures and Large Carrier Densities in a High‐Mobility Organic Semiconductor

The fundamental nature of charge transport in highly ordered organic semiconductors is under constant debate. At cryogenic temperatures, effects within the semiconductor such as traps or the interaction of charge carriers with the insulating substrate (dipolar disorder or Fröhlich polarons) are known to limit carrier motion. In comparison, at elevated temperatures, where charge carrier mobility often also decreases as function of temperature, phonon scattering or dynamic disorder are frequently discussed mechanisms, but the exact microscopic cause that limits carrier motion is debated. Here, the mobility in the temperature range between 200 and 420 K as function of carrier density is explored in highly ordered perylene‐diimide from 3 to 9 nm thin films. It is observed that above room temperature increasing the gate electric field or decreasing the semiconducting film thickness leads to a suppression of the charge carrier mobility. Via X‐ray diffraction measurements at various temperatures and electric fields, changes of the thin film structure are excluded as cause for the observed mobility decrease. The experimental findings point toward scattering sites or traps at the semiconductor–dielectric interface, or in the dielectric as limiting factor for carrier mobility, whose role is usually neglected at elevated temperatures.