雙高摻雜錳氧化物薄膜的特性研究及薄膜生長的數(shù)值模擬.pdf

1、本文對(duì)鈣鈦礦錳氧化物薄膜材料的制備、結(jié)構(gòu)以及磁、光響應(yīng)特性等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究，具體研究內(nèi)容以及所得到的結(jié)果和結(jié)論總結(jié)如下：對(duì)高雙參雜錳氧化物L(fēng)a<,1/3>(Ca<,2/3>Sr<,1/3>)<,2/3>MnO<,3>材料特性方面進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究： ①通過對(duì)錳氧化物L(fēng)a<,1/3>(Ca<,2/3>Sr<,1/3>)<,2/3>MnO<,3>靶材的制備和分析得出：樣品應(yīng)為多相。其中主相應(yīng)是贗立方鈣態(tài)礦結(jié)構(gòu)，同時(shí)樣品還

2、存在正交結(jié)構(gòu)等雜相，說明材料的制備是比較成功的； ②運(yùn)用脈沖激光沉積(PLD)法制備了La<,1/3>(Ca<,2/3>Sr<,1/3>)<,2/3>MnO<,3>薄膜； ③La<,1/3>(Ca<,2/3>Sr<,1/3>)<,2/3>MnO<,3>薄膜X射線衍射數(shù)據(jù)表可以看出薄膜樣品的確沿著基底(012)晶面擇優(yōu)生長； ④從薄膜表面的原子力顯微鏡測試結(jié)果來看，其生長方式上是典型的三維島狀生長模式。薄膜膜面較為

3、平整，且少有較大突起。偶有裂痕，這可能是基底光滑度不高和膜與基底的應(yīng)力造成。退火后薄膜表面島的面積增加，沒有很高的凸起峰；晶面裂痕也變得不太清晰，薄膜的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善； ⑤La<,1/3>(Ca<,2/3>Sr<,1/3>)<,2/3>MnO<,3>薄膜在所測量的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出類半導(dǎo)體特性； ⑥在弱磁場下，La<,1/3>(Ca<,2/3>Sr<,1/3>)<,2/3>MnO<,3>薄膜具有負(fù)阻效應(yīng)； ⑦用連續(xù)

4、激光照射La<,1/3>(Ca<,2/3>Sr<,1/3>)<,2/3>MnO<,3>薄膜，發(fā)現(xiàn)對(duì)同一溫度點(diǎn)，電阻值增大了，應(yīng)該是激光照射后的光子激發(fā)和熱效應(yīng)的共同作用。 對(duì)脈沖激光束輻照下的靶材的熱/力學(xué)效應(yīng)、等離子體羽輝的輸運(yùn)過程以及薄膜生長初期的形貌進(jìn)行了數(shù)值分析和模擬研究： ①從脈沖束輻照材料動(dòng)力學(xué)的角度對(duì)脈沖激光束輻照下的靶材的熱/力學(xué)效應(yīng)進(jìn)行了理論上的探討，并應(yīng)用ANSYS軟件的熱分析功能對(duì)靶材的熱/力學(xué)效應(yīng)

5、進(jìn)行了模擬，獲得了脈沖激光輻照下靶材的三維溫度場和熱應(yīng)力場分布。這對(duì)我們今后在應(yīng)用PLD技術(shù)進(jìn)行薄膜生長方面，具有直接或間接的指導(dǎo)作用。 ②根據(jù)能量守恒原理給出了等離子體的產(chǎn)生方程，并將等離子體在空間的傳播近似的看作等溫膨脹和絕熱膨脹兩個(gè)過程，由此推導(dǎo)出等離子體在空間傳播的狀態(tài)方程，對(duì)等離子體的傳播方程進(jìn)行差分求解，給出相應(yīng)分析的曲線； ③總結(jié)了薄膜生長的理論，利用動(dòng)力學(xué)蒙特卡洛(KMC)方法，通過Microsoft．N