论文部分内容阅读
超导与铁磁是两种不同的长程序，它们之间的耦合和竞争一直是凝聚态物理学家关心的问题。通过超导近邻效应使得超导库伯对能够渗透进入铁磁层从而使超导与铁磁序共存于同一体系中。利用外延薄膜制备技术制备的超导/铁磁异质结为研究超导铁磁相互作用提供了很好的研究平台。在超导/铁磁异质结研究中，自旋注入效应、反超导自旋阀效应、长程近邻效应等奇异的物理现象不断被发现。由具有d-波配对的YB2Cu3O7-δ(YBCO)高温超导体与具有高自旋极化率的锰氧化物组成的异质结近年来成为研究的热点问题之一。此外，通过构造氧化物超导隧道结，观察超导态密度随铁磁层的依赖关系也越来越受到重视。然而使用外延薄膜制备手段制备高质量的铜氧化物超导/锰氧化物铁磁异质结不是一个简单的过程。异质结的制备首先需要制备高质量的单层膜作为前提条件。只有制备出高质量的单层膜才能反映出铜氧化物超导/锰氧化物铁磁异质结本征的近邻效应行为。本论文主要研究了以下内容: (1)我们使用脉冲激光沉积PLD设备研究制备高质量YBa2Cu3O7-δ超导薄膜的制备工艺，分析制备过程中温度、氧气压以及后退火对薄膜性质的影响。制备出结晶性能好、质量好的锰氧化物薄膜（La0.7Sr0.3MnO3和La0.7Ca0.3MnO3）。这为铜氧化物超导/锰氧化物铁磁异质结的制备技术提供参考基础。在YBCO薄膜制备中，YBCO薄膜需要足够的氧分压才能生长。氧压过低，将使得YBCO薄膜无法成相，而过高会使得薄膜中氧含量超过最佳掺杂，导致超导性能降低。同时温度直接关系到YBCO薄膜的结晶性能，高的温度有利于薄膜的结晶。 (2)在超导隧道结中绝缘势垒层的选择很重要，我们选择晶格近乎完全匹配的反铁磁绝缘体LaMnO3作为隧道结绝缘势垒层。研究了氧分压、退火对绝缘层LaMnO3薄膜输运性质的影响，掌握通过薄膜制备技术控制LaMnO3薄膜的绝缘势垒高度。我们发现LaMnO3薄膜随着氧压的增加会出现绝缘体到金属的转变，电阻率减小。同时原位的后退火处理使得LaMnO3薄膜低温电荷轨道有序的基态消失，进而改变了低温电输运行为。 (3)此外，我们还研究了LaMnO3薄膜制备过程中应力对电荷轨道有序调制作用。在大的压缩应力作用下使得LaMnO3薄膜晶格ab轴减小，c轴增加。这种晶格结构的钳制使得电荷轨道有序转变受到抑制，同时强的应力导致J-T畸变增加，电子轨道占据情况改变，铁磁双交换作用减弱。