La1-xMnO3/ywt%Nb-SrTiO3异质结的磁场调制及载流子密度效应研究

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钙钛矿锰氧化物La1-xMnO3/y wt%Nb-SrTiO3外延薄膜异质结因其在磁记录、磁探测和磁传感器等方面的潜在应用价值,以及它所包含的深刻科学意义而受到大家的重视。2002年,Tanaka等人在Nb掺杂的SrTiO3(STON)导电衬底上直接生长La0.9Ba0.1 MnO3薄膜制成p-n结,使得这一领域的研究成为凝聚态物理的热点问题之一。本论文是攻读硕士学位期间学习和研究工作的总结,首先综述与本工作相关课题情况,然后介绍这期间的研究工作。   利用脉冲激光沉积法(PLD)制备了La1-xMnO3/y wt%Nb-SrTiO3外延薄膜异质结样品,其中的部分样品被置于纯氧气中退火,用X射线衍射对这些样品的晶体结构进行了分析,采用四探针法在物理特性测量系统(PPMS)中,测得磁场高到9T,温度范围从10K到380K,每10K为一个温度间隔的样品的I-V输运特性。   样品的I-V特性曲线表明:La1-xMnO3/y wt%Nb-SrTiO3外延薄膜异质结有一般p-n的特性,I-v曲线随着温度的下降,曲线正向部分向右移动,曲线反向部分向左移动;磁场对I-V曲线的调制作用具有很强的不对称性,La1-xMnO3/ywt%Nb-SrTiO3外延薄膜异质结的等温I-V曲线都不会通过始点(I=0,V=0),出现大的不对称的回滞,我们认为是La1-xMnO3薄膜和衬底交界面的结电容引起这种不对称的回滞的出现;磁场对La0.7MnO3-δ/0.8 wt%Nb-SrTiO3、La0.7MnO3-δ/0.05 wt%Nb-srTiO3外延薄膜异质结的调制行为是类似的,击穿电压随着磁场的增强而线性的减小,而对La0.9MnO3-δ/0.05wt%Nb-SrTiO3外延薄膜异质结明显不同,当H≤6T时,击穿电压Vb随着磁场的增强而线性的减小,当H>6T时,击穿电压Vb和磁场无关,利用公式(Vb(H)-Vb(0))/Vb(0)*100%计算了击穿电压的相对变化率和磁场的关系,对La0.7MnO3-δ/0.8 wt%Nb-SrTiO3、La0.7MnO3-δ/0.05 wt%Nb-SrTiO3外延薄膜异质结来说,行为是类似,击穿电压的相对变化率随着磁场的增强而线性的减小,对于La0.9MnO3-δ/0.05 wt%Nb-SrTiO3外延薄膜异质结,在H≤6T时,它的击穿电压的相对变化率随着磁场的增强而线性的减小,当H>6T时,它的击穿电压的相对变化率和磁场无关,当磁场H≥6T时,击穿电压的相对变化率达到70%,表明y wt%Nb-SrTiO3衬底中Nb的含量y和La1-xMnO3中载流子密度x影响了磁场调制特性。
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