La1xCaxMnO3外延膜中的对称性失配与分离现象.docx

University University of A d isse rt The Symmetry Mismatch and Ph ase Separation in Epitaxial Lal．xCaxMn03 Thin Films Author’S Name： Zhen Huang Speciality： Condensed Matter Physics Supervisor：Prof．Wenbin Wu Finished time： October,20l 0 中国本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成 中国 本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成 果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写 过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确 的说明。 作者签名瀣 签字日期： kfo．1久门／ 中国科学技术大学学位论文授权使用声明 作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥 有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交 论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学 位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 必威体育官网网址的学位论文在解密后也遵守此规定。 口公开 口必威体育官网网址(——年) 作者签名：盔翌建 导师签名： 签字日期： 之 之 物 来 象 被显著的提高；对同一化学组分的材料，其薄膜的低温基态可以人为的选取；多 铁性耦合能够通过外延多层膜的弹性传递而得以加强等等。而同时，由于钙钛矿 结构的外延性出众，其全氧化物薄膜器件很大程度上能够解决晶系匹配以及界面 的问题，能够得到性能优异的器件，所以基于钙钛矿结构的材料的研究有着重大 的意义。本论文着眼于钙钛矿结构的庞磁阻(CMR)材料锰氧化物(La，Ca)Mn03， 利用其强的声子一电子耦合作用，一方面通过衬底的应力状态来控制其外延薄膜 的低温电磁性质，另一方面借此研究在强关联体系中弹性应力与相不均匀性的关 系。并且，在论文的最后对基于(La，COMn03材料的多层外延薄膜器件的研究作 出展望。 本论文总共分七章。 第一章作为论文的开篇绪论，我们主要介绍了功能氧化物薄膜应力调控以 及锰氧化物的研究现状。首先我们简单综述了近期在应力调制下功能氧化物外延 薄膜所表现出来的新奇特性，证实了这种通过应力控制薄膜性能的现象是普遍存 在的；接着回顾了锰氧化物的相关研究，在前期研究的积累上我们提出了利用应 力状态，包括应力场的大小以及对称性，能够对具有强关联体系特点的锰氧化物 薄膜进行细致的性能调控，并介绍了本文的立意与创新点。 第二章这一章节中，我们详细地介绍了实验中所使用的制备手段以及测量 技术。其中包括脉冲激光沉积技术(PLD)，X射线衍射技术(XRD)，倒易空间 测量技术(RsM)，原子力显微(AFM)以及低温测量系统(SQUID和PPMS) 等等。 第三章对于块材基态是铁磁金属相的Lal_xCaxMn03(O．3x0．45)材料来 说，其外延薄膜样品Lal．xCaxMn03／NGO(001)表现出铁磁金属相和反铁磁绝缘相 共存的相分离现象，并且其中的反铁磁绝缘相能够被退火温度、薄膜厚度以及 Ca的掺杂量所控制，表现出具有应用前景的低场磁阻。 第四章选取Lao．67Cao．33Mn03(LCMO)组分的薄膜，我们通过对比实验发 现在具有各向同性应力场的衬底LSAT(001)以及NGO(1lO)上，LCMO薄膜保持 了其块材的铁磁金属基态；而在具有各向异性应力场的NGO(001)和NGO(100) 摘 摘 要 上，经过后退火处理的薄膜表现出相分离现象。同时，通过RSM的结构研究， 我们发现对于铁磁基态的LCMO／LSAT(001)和LCMO／NGO(110)薄膜，其晶体 结构保持了块材的高对称性；而对于反铁磁绝缘相的LCMO／NGO(001)和 LCMO／NGO(100)薄膜，其晶体结构畸变为NGO衬底的低对称性结构，证明了 在外延薄膜中各向异性应力对于反铁磁绝缘相的形成起到至关重要的作用。 第五章针对LCMO／NGO(001)的--系列样品，我们系统地研究了这类由应 力场对称性诱导的相分离现象的动力学特征。首先，在薄膜中铁磁金属相与反铁 磁绝缘相相互竞争，在动态相分离相区不仅引起了overshot的热滞现象以及多重 金属绝缘相变，而且在电阻一时间的测量中表现出很强的弛豫行为。其次，对于 同一样品同一温度下不同相比例的相分离或相共存状态，其反铁磁绝缘相的熔化 场是保持一定的。我们认为在由应力诱导的相分离