鈣鈦礦錳氧化物超晶格應(yīng)變分析.pdf

1、在稀土摻雜的鈣鈦礦錳氧化物材料中引入人工晶界、鐵磁性導(dǎo)體或絕緣體兩相結(jié)構(gòu)等方法在一定程度上可以提高材料的低場(chǎng)磁電阻,降低磁電阻的溫度敏感性和結(jié)構(gòu)敏感性。但是,近年來(lái)的研究工作沒有重大突破,限制了基于錳氧化物薄膜的功能器件走向?qū)嵱?。另一方?利用脈沖激光沉積技術(shù),我們可以外延生長(zhǎng)
　　 超晶格對(duì)磁性多層膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)制。這樣制備出的人工超晶格材料,有望突破上述限制,使基于錳氧化物薄膜的功能器件走向?qū)嵱?。因?對(duì)超晶格應(yīng)變的表征是一個(gè)

2、值得研究的重要方向。
　　 沿著這個(gè)方向,我們利用脈沖激光沉積技術(shù),外延生長(zhǎng)了超晶格[Pr0.7Ca0.3MnO3/La0.5Ca0.5MnO3]20和[La0.8Ca0.2MnO3/La0.5Ca0.5MnO3]20,并用高分辨X射線衍射技術(shù)表征超晶格結(jié)構(gòu),在此基礎(chǔ)上對(duì)其應(yīng)變狀態(tài)進(jìn)行了分析。
　　 利用脈沖激光沉積技術(shù),先在MgO(001)單晶襯底上生長(zhǎng)一個(gè)La0.5Ca0.5MnO3緩沖層(厚度240(A)),再在其

3、上外延生長(zhǎng)了一系列[Pr0.7Ca0.3MnO3/La0.5Ca0.5MnO3]20超晶格。其中,La0.5Ca0.5MnO3層的厚度固定為48(A),而Pr0.7Ca0/3MnO3層的厚度取為24(A)、48(A)、72(A)、96(A)、120(A),以便考察應(yīng)變的影響。結(jié)果表明:超晶格的平均面內(nèi)晶格常數(shù)隨周期內(nèi)Pr0.7Ca0.3MnO3層厚度的增加先增大再減小,與法向晶格常數(shù)變化趨勢(shì)相反,這是應(yīng)變和弛豫的結(jié)果。測(cè)量厚度范圍內(nèi),所

4、有超晶格平均面內(nèi)晶格常數(shù)都略小于塊材La0.5Ca0.5MnO3和Pr0.7Ca0.3MnO3的晶格常數(shù),這是MgO襯底上生長(zhǎng)的緩沖層與超晶格界面作用的結(jié)果。
　　 為了考察不同襯底上一個(gè)生長(zhǎng)周期內(nèi)各組分厚度的變化對(duì)超晶格的結(jié)構(gòu)和應(yīng)變弛豫的影響,我們選取SrTiO3,LaAlO3襯底,生長(zhǎng)了一系列[La0.8Ca0.2MnO3/La0.5Ca0.5MnO3]20超晶格。研究結(jié)果表明,在SrTiO3襯底上的超晶格中存在水平張應(yīng)變;

5、在LaAlO3襯底的超晶格中存在水平壓應(yīng)變。當(dāng)超晶格組元層厚度在小范圍內(nèi)同步增大時(shí),伴隨組元層厚度的增加,水平應(yīng)力釋放,使晶格應(yīng)變得到弛豫,直到完全弛豫狀態(tài)。在單獨(dú)改變鐵磁層La0.8Ca0.2MnO3厚度時(shí),由于襯底LaAlO3較小的晶格常數(shù)與超晶格失配,使超晶格在水平方向處于壓應(yīng)變狀態(tài)。與之相反,在垂直方向處于張應(yīng)變狀態(tài)。特別在鐵磁層厚度大于92(A)以后,面內(nèi)晶格常數(shù)和法向晶格常數(shù)都幾乎不變。此時(shí)超晶格幾乎完全馳豫,所有超晶格樣品