摻銀la,0.67ca,0.33mno,3薄膜中非歐姆行為研究

1、摘 要超 巨磁電阻 ( C MR )材料是國(guó)際上研究的熱點(diǎn)之一。由于其在不同溫度下復(fù)雜的物理現(xiàn)象以 及在磁場(chǎng)下特有的磁電阻變化， 因此無(wú)論是其理論還是應(yīng)用研究，都引起人們廣泛的注意。本文第一、二章介紹了前人對(duì) C M R材料研究的結(jié)果以及與這類材料相關(guān)的理論。為了使實(shí)驗(yàn)部分的分析更清晰， 本文還對(duì)電子隧穿原理的基本知識(shí)和P L D制備薄膜技術(shù)的原理作了簡(jiǎn)單介紹。 本文的主要目的是介紹我們利用脈沖激光淀 積法制備摻銀L a o . 6 7

2、 C a o _ 3 3 M n O 3 ( 以 下簡(jiǎn) 稱L C M O - A g ) 薄膜， 并測(cè)量薄膜非歐姆行為以及分析其形成的原因。我們首先用脈沖激光淀積法制各了L C M O - A g 薄膜，然后用四探針?lè)▽?duì)薄膜進(jìn)行了不同電流下的電阻溫度測(cè)量， 并對(duì)不同電流下電阻溫度曲線的峰值電阻作了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在大電流下 ( l O m A )相同溫度下電阻的變化是由于電流的熱效應(yīng)引起的， 更重要的是小電流下樣品電阻溫度曲線的峰值電阻隨

3、著偏電流的增大而減小， 有悖于長(zhǎng)期以來(lái)人們所熟知的歐姆定律， 我們稱之為L(zhǎng) C M O - A g薄 膜的 非 歐 姆行為. 為了 對(duì)L C M O - A g 薄 膜的 非歐 姆 行為 有一 個(gè)系 統(tǒng)的比 較，我 們對(duì)生長(zhǎng)于不同 傾斜襯底 L a A l O : 上的 L C M O - A g 薄膜進(jìn)行了 不同電 流下的電阻溫度關(guān)系 ( R - T )測(cè)試 ，發(fā)現(xiàn)除了以上已有的規(guī)律 以外，不同傾斜襯底上L C M O - A g薄

4、膜的非歐姆行為隨襯底傾角的增大而增大;而且在襯底的傾斜和非傾斜方向， 薄膜的非歐姆行為有明顯的差別。 為了進(jìn)一步研究非歐姆行為的機(jī)理， 我們還對(duì)傾斜2 0 ’ 襯底上L C M O - A g 薄膜進(jìn)行了 氧氣氛下高 溫退火處 理，將其測(cè)量結(jié)果與處理前相對(duì)比， 發(fā)現(xiàn)退火后樣品R - T曲線峰值電阻及峰值電阻的變化明顯減小。 此外， 我們又對(duì)生長(zhǎng)于兩種不同襯底上L C M O - A g 薄膜的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比， 發(fā)現(xiàn)在 1 m A到

5、O . O l m A電流下， 薄膜電阻溫度曲線上峰值電 阻 變 化 遠(yuǎn) 大 于L a A 1 0 3 襯 底上 薄 膜， 即 小電 流 下S r T i O 3 襯 底 上L C M O - A g 薄膜的非歐姆行為遠(yuǎn)大于 L a A l O 。 襯底上薄膜。從薄膜制備方法、薄膜生長(zhǎng)的情況、影響薄膜生長(zhǎng)的因素分析，得知 P L D方法制備的薄膜在很多情況下為多晶或織構(gòu)膜，而并非外延單晶薄膜。 利用電子隧穿知識(shí)進(jìn)一步進(jìn)行分析， 得知

6、薄膜中非歐姆行為很可能由薄膜中的準(zhǔn)晶界弓 ! 起的。另外，C M R材料豐富的現(xiàn)象引起了人們?cè)趹?yīng)用方面的興趣。在我們的實(shí)IAb s t r a c tC MR m a t e r i a l s i s o n e o f t h e m a t e r i a l s b e i n g i n v e s t i g a t e d w i d e l y i n t h e w o r l d .D u e

7、 t o i t s c o m p l e x p h e n o m e n a w i t h d i f f e r e n t t e m p e r a t u r e a n d i t s c o l o s s a l n e g a t i v em a g n e t o - r e s i s t a n c e i n t h e m a g n e t i c f i e l

8、d , t h e C M R m a t e r i a l i s i n t e r e s t e d i n e i t h e ri t s t h e o r y o r i t s a p p l i c a t i o n .T h e f i r s t a n d s e c o n d c h a p t e r i n t h e p a p e r e x p l a i

9、 n t h e f o r m e r s t u d y o f C M Rm a t e r i a l s a n d t h e r e l a t e d t h e o r y . I n o r d e r t o u n d e r s t a n d t h e p a p e r b e t t e r , t h e t h e o r yo f p r e p a r a

10、t i o n f i l m s w i t h P L D ( p u l s e d l a s e r d e p o s i t i o n ) t e c h n i q u e s a n d t h a t o fe l e c t r o n s ' t u n n e l i n g t h r o u g h t h e b a r r i e r s a r e e x p

11、 l a i n e d . B u t t h e m o s t i m p o r t a n tp a r t i n t h e p a p e r i s t h e p r e p a r a t i o n o f L C M O - A g ( s h o r t f o r L a o . 6 7 C a o . 3 3 Mn O 3 d o p e dw i t h A g 5

12、% ) f i l m s w i t h P L D t e c h n i q u e a n d s t u d y i n g t h e i r n o n o h m i c b e h a v i o rt h o u g h t h e T - R c u r v e s m e a s u r e d b y f o u r p r o b e m e t h o d a n d t

13、 h e a n a l y s i s o f t h ec a u s e o f n o n o h mi c b e h a v i o r .I n o u r e x p e r i m e n t , L C MO - A g f i l m s w e r e p r e p a r e d w i t h P L D t e c h n i q u e f i r s t l y .S

14、e c o n d l y f i l m s w e r e m e a s u r e d b y f o u r p r o b e m e t h o d w i t h d i f f e r e n t b i a s e d c u r r e n t s .J o u l e h e a t e f e c t i s o b v i o u s w h e n t h e b i a

15、 s e d c u r r e n t i s l a r g e ( I O m A ) . I t w a s f o u n d t h a t t h eR p ( s h o r t f o r p e a k r e s i s t a n c e ) o f R - T c u r v e s d e c r e a s e s w i t h i n c r e a s i n g

16、 t h e b i a s e dc u r r e n t b y c o n t r a s t i n g t h e c u r v e s w i t h d i f f e r e n t b i a s e d c u r r e n t , w h i c h i s c o n t r a r y t ot h e o h m i c l a w . S o w e c a l l

17、 t h i s p h e n o m e n o n n o n o h m i c b e h a v i o r i n L C M O - A g f i l m s .I n o r d e r t o s y s t e m i c c o n t r a s t t h e n o n o h m i c b e h a v i o r , t h e L C M O - A g f i

18、 l m s g r o w no n L a A 1 0 3 s u b s t r a t e s w i t h d i f f e r e n t c a n t e d a n g l e w e r e s t u d i e d . B e s i d e s t h er e g u l a t i o n f o r m e r , t h e r e s u l t s h o w s

19、 t h a t n o n o h m i c b e h a v i o r i n c r e a s e s w i t h c a n t e da n g l ec a n t e do f t h e s u b s t r a t e i n c r e a s i n g a n d t h e b e h a v i o r i s d i f f e r e n t o b v i o

20、u s l y i n t h ea n d t h e o t h e r d i r e c t i o n . F u r t h e r m o r e , t h e L C MO - A g f i l m g r o w n o n 2 0 0c a n t e d s u b s t r a t e w a s t r e a t e d i n h i g h t e m p e

21、r a t u r e a n d O Z a m b i e n c e . C o n t r a s t i n gw i t h f i l m s w i t h o u t h e a t t r e a t me n t , t h e n o n o h m i c b e h a v i o r o f t h e f i l m w i t h h e a tt r e a t m e

22、 n t i s m u c h s m a l l e r . A t l a s t , t h e f i l m g r o w n o n S r T i 0 3 s u b s t r a t e w a s s t u d i e d .T h e r e s u l t s h o w e d t h a t R p o f t h e R - T c u r v e w i