LCMO巨磁阻材料定向诱导生长和结构特性分析--以及LCMO场效应晶体管的制备
自1950年,Jonker Van和Santen等最先报道LaMnO_3中La被Ca、Sr、Ba部分替代后出现铁磁性,1989年Wolla和Koehler等人在该体系薄膜中发现了巨磁电阻效应。巨大的磁电阻效应使锰氧化物在磁记录,磁探测及传感器方面均具有巨大的潜在应用价值,激发了人们的研究热情。通过研究人们发现,在钙钛矿型锰氧化物中的各种作用以及这些作用之间的相互竞争导致了复杂的电磁特性、结构相图以及各种有趣的物理现象。所有的这些特性和现象都涉及到凝聚态物理学的基本问题。金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFETs)是微处理器、半导体存储器等超大规模集成电路中的核心器件和主流器件, MOSFETs的性能优化极大地推动了微电子器件的发展。目前,人们对微电子器件功能的要求已远远超出只用它们来实现逻辑运算和承担基本的电子元件任务,而是希望能够找到新的功能材料并结合传统的半导体工艺制备出新型的场效应晶体管,以便同时满足复杂场合的各种需&
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近年来具有巨磁阻效应的材料及应用的研究已经成为当今磁学和磁性材料领域中最引人瞩目的课题之一。迄今为止,人们对巨磁阻材料进行了广泛的研究,但主要是集中在由外加磁场引起的磁阻效应和磁输运特性方面。目前人们对巨磁阻材料中的场致电阻效应产生的机理以及在电场下巨磁阻材料中的载流子迁移率的行为还缺乏充分的研究。迁移率随电荷密度的增加而趋于下降。随着器件尺寸的减小,摩尔定律也越来越显得重要,影响迁移率的因素也因此变的复杂起来了。尤其是,当器件尺寸小到纳米数量级时,硅是否还是最好的半导体材料,是值得探讨的。近年来人们正试图用一些具有一定功能的新型半导体材料去制备各种功能器件。其中的一种选择就是钙钛矿型(ABO_3)氧化物,这是由于钙钛矿结构的材料为人们提供了丰富的物理图像和各种引人注目的特性。但是由于在这类材料中存在着电子与晶格、电子自旋、以及电子间的强相互作用等各种复杂的作用,从而导致了载流子迁移率的大幅度减少,因而阻碍了钙钛矿材料在电子器件...&
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1引言稀土掺杂锰氧化物R1-XAXMnO3是一类典型的电子强关联体系,具有新颖的电子和自旋输运特性,在磁存储和自旋电子器件应用具有很大潜力[1,2]。在一定掺杂浓度下(0.2X0.4),这类材料在居里温度附近表现出超巨磁电阻效应(CMR)。CMR材料的一个显著特性是随温度降低,从顺磁绝缘态转变为铁磁金属态,并在转变点出现电阻峰值。这一特性使其在非制冷型红外成像系统具有很大应用前景。早期应用Zener[3]提出的双交换模型对CMR进行了解释,随后,又提出Jahn-Teller效应[4]、小极化子模型[5]和相分离模型[6]等对CMR的机理进行补充和完善。研究发现,CMR锰氧化物薄膜对衬底温度、环境气氛、激光能量等和掺杂浓度、外加压力、离子辐照等非常敏感[7～9]。特别是,O2中的后退火能够减少薄膜的O缺陷和改善薄膜的微结构,从而大大地提高了CMR薄膜的磁电性能[10]。但是,这种传统的后退火工艺通常需要10h甚至更长的时间才能获得...&
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很多金属材料具有磁阻,它们的电阻随外JJ口磁场而变化。近年来,随着一些新材料的研制,发观不少材料比已经应用材料的磁阻值增大很多,称勾巨磁阻效应。同时,采用巨磁阻材料制成的传感器、磁记录、磁存储等部件的性能也有很大的提高。斟此,吸引了很多研究者的极大注意。探索巨磁阻效J直的来源、研制性能优良的巨磁阻材料及其在高技忙领域的应用,成为当前材料科学和凝聚态物理研究的前沿和热点之一。本文将对有关情况进行简要的介绍。 一、巨磁阻效应 巨磁阻和通常的磁阻有什么差别呢? 顾名思义,巨磁阻的磁阻值特别大。人们t寻已发现,在磁场作用下金属的电阻将发生变化,并用磁阻(懈)表征这种特性:艘:[R(Ⅳ)一月(O)]/R(0)％或脚=[10(日)一10(0)]/lD(0)％,表示住磁场作用下金属电阻(或电阻率)的相对变化率。式中R(日)(』0(日))和R(0)(』0(0))分别表示一定温度下,磁场强度为日或无外磁场时金属的电阻(或电阻率)。一般材料的磁阻值...&
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日本的原子技术研究所的田中一宜设计师和东京大学的尾　正治教授协作共同研究开发了一种新型超巨磁阻材料------锰锑镓砷薄膜层合的不均匀构造材料。它在室温条件下使用永磁体级的磁场即可由良导体转变为绝缘体 ,在室温下显示出超...&
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本文选择Nb掺杂的SrNbxTi1 xO3 (SNTO)作为n型衬底材料 ,利用激光分子束外延 (LMBE)生长La1 xCaxMnO3 (LCMO)巨磁阻薄膜作为P型材料 ,人工合成了巨磁阻锰氧化物异质结。这种异质结不仅具有良好的p n结特性 ,而且具备其他特殊的物理性质。一般认为LCMO巨磁阻薄膜材料中具有负的CMR效应 ,而我们的测量表明该材料的CMR值的正负与温度有关 ,即在低温 (77K)为负的CMR效应 ,而在室温 (30 0K)下 ,则为正的CMR效应。且室温下也存在明显的CMR效应 ,在 0
1T下CMR值达到 6 %。为了更好的理解巨磁阻LCMO多层膜的结构和特殊物理性质 ,本文利用透射电镜对外延薄膜内部微结构 ,异质结界面原子排列 ,外延取向关系等进行了初步的观察和分析。图a为LCMO SNTO巨磁阻多层薄膜截面样品的低倍TEM形貌像。为了得到优良的LCMO巨磁阻异质外延薄膜 ,在采用LMBE生长方式的同时...&
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