鈣鈦礦錳氧化物超晶格應變分析.pdf

1、在稀土摻雜的鈣鈦礦錳氧化物材料中引入人工晶界、鐵磁性導體或絕緣體兩相結構等方法在一定程度上可以提高材料的低場磁電阻,降低磁電阻的溫度敏感性和結構敏感性。但是,近年來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實用。另一方面,利用脈沖激光沉積技術,我們可以外延生長
　　 超晶格對磁性多層膜結構進行調制。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實用。因此,對超晶格應變的表征是一個

2、值得研究的重要方向。
　　 沿著這個方向,我們利用脈沖激光沉積技術,外延生長了超晶格[Pr0.7Ca0.3MnO3/La0.5Ca0.5MnO3]20和[La0.8Ca0.2MnO3/La0.5Ca0.5MnO3]20,并用高分辨X射線衍射技術表征超晶格結構,在此基礎上對其應變狀態(tài)進行了分析。
　　 利用脈沖激光沉積技術,先在MgO(001)單晶襯底上生長一個La0.5Ca0.5MnO3緩沖層(厚度240(A)),再在其

3、上外延生長了一系列[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),以便考察應變的影響。結果表明:超晶格的平均面內晶格常數隨周期內Pr0.7Ca0.3MnO3層厚度的增加先增大再減小,與法向晶格常數變化趨勢相反,這是應變和弛豫的結果。測量厚度范圍內,所

4、有超晶格平均面內晶格常數都略小于塊材La0.5Ca0.5MnO3和Pr0.7Ca0.3MnO3的晶格常數,這是MgO襯底上生長的緩沖層與超晶格界面作用的結果。
　　 為了考察不同襯底上一個生長周期內各組分厚度的變化對超晶格的結構和應變弛豫的影響,我們選取SrTiO3,LaAlO3襯底,生長了一系列[La0.8Ca0.2MnO3/La0.5Ca0.5MnO3]20超晶格。研究結果表明,在SrTiO3襯底上的超晶格中存在水平張應變;

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