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钙钛矿型锰氧化物巨磁效应的发现引起了材料学界和物理学界研究者的极大兴趣。这不仅是因为巨磁阻材料在磁记录、磁探针及传感器等方面存在着巨大的应用潜力,还因为它为我们提供了丰富的物理图景,如金属一绝缘转变、轨道有序、电荷有序及晶格畸变等。对于这些现象的分析将非常有助于强关联系统中相互作用实质的理解。
随着研究的不断发展,作为与钙钛矿氧化物紧密相关的独特一族,A<,2>BB"O<,6>型双钙钛矿氧化物也受到人们的普遍关注。这是由于A<,2>BB"O<,6>型双钙钛矿氧化物是最有可能成为在室温下实用的-类磁电阳材料。且这类氧化物材料提供了更加丰富的变换组合,人们可以通过改变A位或B位的组合来实现人们想探究的多种不同类型的问题。所有这些也为揭示多电子系统中电子输运、自旋排列以及关联相互作用等属性提供了良好的研究对象。
近年来,随着薄膜制备技术的发展,人们开始尝试利用一些具有一定功能的新型材料去制备各种功能器件,其中一种选择就是巨磁阻薄膜材料。由于对材料性能和结构的深入了解是开发和研制器件的关键,因此,对材料微结构的分析就显得尤为重要。微结构的研究与分析将非常有助于人们了解材料的宏观特性,进而探求强关联系统的复杂物理机制。同时,对微结构的研究也是研究薄膜生长的动力学过程,以及分析界面影响因素的重要手段之一,也是确定最佳工艺制备条件的主要途径,这对于薄膜器件来说显得尤为重要。
本文的主要工作就是研究在不同制备条件下的单钙钛矿、双钙钛矿巨磁阻薄膜的微结构;以及微结构的不同对材料电学特性的影响;同时我们还用网格模型对单钙钛矿的微结构进行了模拟,并给出了初步的结果。单钙钛矿和双钙钛矿样品的制备采用的是传统的溶胶.凝胶法(sol-gel)。在硅单晶片和砷化镓单晶片上定向生长的单钙钛矿的镧钙锰氧(La<,1-x>Ca<,x>MnO<,3>,(LCMO))系列薄膜样品(x=0.2,0.4,0.6,0.8)并用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)来原子力显微镜(AFM)以及偏光显微镜对微结构进行了分析。同时,对在硅单晶片和砷化镓单晶片上定向生长的单钙钛矿LCMO、双钙钛矿锶铁钼氧(Sr<,2>FeMoO<,6>(SFMO))薄膜样品的电学特性进行了分析。通过对样品微结构的对比分析得到了制备优良的LCMO和SFMO钙钛矿薄膜材料的工艺条件。分析结果表明,薄膜的形貌及电学特性随制备条件的不同而不同,母体溶液的浓度、母版衬底的类型、薄膜厚度、掺杂比例对薄膜的形貌有着很大的影响。实验中还发现了在某些特定的条件下薄膜为网格结构的有趣现象,利用分形与计算机图形学对这种网格现象进行了形貌的模拟并给出了一定的解释。