龐磁阻錳氧化物La1-xCaxMnO3的電、磁、光特性研究.pdf

1、龐磁阻錳氧化物因其具有較高的自旋極化率，且常在居里溫度(TC)附近表現(xiàn)出大的磁電阻效應而被研究工作者廣泛研究。此外，龐磁阻錳氧化物中存在多相共存和競爭，使得這類材料對外界條件（如電場、磁場、光照等）的響應明顯。因此，在本文中，我們以龐磁阻錳氧化物La1-xCaxMnO3為研究對象，探索磁場和光照（λ=405nm）條件對磁基態(tài)以及電學性能的影響。主要研究內(nèi)容如下:
　　1.采用溶膠凝膠方法制備出質(zhì)量良好的La1-xCaxMnO3(x

2、=0.10，0.15，0.20，0.30)塊材樣品及La0.7Ca0.3MnO3/Si異質(zhì)結(jié)薄膜，分別對樣品進行結(jié)構(gòu)和形貌的表征。XRD結(jié)果表明，La1-xCaxMnO3(x=0.10，0.15，0.20，0.30)塊材樣品及La0.7Ca0.3MnO3/Si異質(zhì)結(jié)薄膜均是正交對稱性結(jié)構(gòu)。SEM結(jié)果表明，塊材和薄膜樣品晶粒致密，表面平整，晶粒大小均勻，晶界清晰。
　　2.對La1-xCaxMnO3(x=0.10，0.15，0.20

3、，0.30)塊材樣品進行磁電特性及光電特性的研究。以多功能振動磁強計為測試平臺，對La1-xCaxMnO3(x=0.10，0.15，0.20，0.30)樣品的電輸運特性（R-T曲線和I-V曲線）和磁輸運特性（M-T曲線和M-H曲線）進行了系統(tǒng)的測試和表征。磁性實驗結(jié)果表明，隨著溫度(300K-50K)的降低，La1-xCaxMnO3(x=0.10，0.15，0.20，0.30)樣品的磁基態(tài)發(fā)生了順磁到鐵磁的轉(zhuǎn)變，且隨著Ca摻雜量的增加，

4、順磁-鐵磁轉(zhuǎn)變溫度明顯增加。由La1-xCa，MnO3樣品電阻隨溫度的變化曲線可知，隨著溫度的降低，La1-xCaxMnO3樣品的導電性發(fā)生從絕緣態(tài)到金屬態(tài)的轉(zhuǎn)變。光照條件下測試La1-xCaxMnO3塊材樣品的電學性能可知，隨著激光強度的增加，La1-xCaxMnO3塊材樣品在低溫區(qū)電阻增加，在高溫區(qū)電阻減小。由La1-xCaxMnO3樣品的電流電壓曲線（I-V曲線）結(jié)果可知，加光后La1-xCaxMnO3樣品的I-V曲線發(fā)生改變且有

5、開路電壓產(chǎn)生，即有光伏效應產(chǎn)生。進一步研究La1-xCaxMnO3樣品開路電壓隨溫度的變化曲線可以看出，隨溫度的降低，加光照后，La1-xCaxMnO3樣品開路電壓的變化與其磁基態(tài)和電阻的變化規(guī)律有一定的關(guān)聯(lián)，但是產(chǎn)生光伏效應的微觀機制仍需進一步的研究。
　　3.選擇金屬絕緣體相變溫度較高的La0.7Ca0.3MnO3樣品制備La0.7Ca0.3MnO3/Si異質(zhì)結(jié)，利用多功能振動樣品磁強計Vaserlab測試系統(tǒng)測試錳氧化物異質(zhì)

6、結(jié)的電磁輸運特性及光伏效應。由不同濃度和層數(shù)的磁輸運（M-T和M-H）曲線可知樣品的磁性很強，磁化強度在1000Oe時達到飽和且10層和13層薄膜樣品的矯頑力分別為364Oe和352Oe。在加磁場和激光條件下，對不同濃度和層數(shù)的La0.7Ca0.3MnO3/Si異質(zhì)結(jié)樣品進行電學性能的表征可知:隨著磁場強度的增加，樣品電阻降低;隨激光強度的增加，樣品的電阻幾乎沒有發(fā)生變化。通過不同溫度下加磁場和激光的I-V曲線分析可知，磁場強度和激光強