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作为最基本的电子元件,传统硅基半导体p-n结已被广泛运用于各种各样的器件与集成电路中,对电子工业产生了不可估量的深刻影响。但当半导体器件尺寸进入纳米量级范围时,硅载流子浓度低(尤其是p-Si)的缺陷就带来了很多难题。然而,稀土合金锰氧化物(以下简称锰氧化物)自旋电子(载流子)的数目是半导体中载流子数目的10<5>倍,因此在制作纳米尺寸的电子元件方面比半导体更具优势。由于在电荷、自旋、轨道和品格等方面的自由度以及彼此之间强关联作用,钙钛矿锰氧化物近年来已成为基础研究和器件应用的重要材料。若是能够利用锰氧化物直接设计成p-n结,那必将开辟晶体管在全新领域的应用。
近年来,随着薄膜制备技术的发展,人们开始尝试利用具有一定功能的新型材料去制备各种功能器件,其中一种选择就是巨磁阻薄膜材料。由于对材料性能和结构的深入了解是开发和研制器件的关键,因此,对材料微结构的分析就显得尤为重要。微结构的研究与分析将非常有助于人们了解材料的宏观特性,进而探求强关联系统的复杂物理机制。同时,对微结构的研究也是研究薄膜生长的动力学过程,以及分析界面影响因素的重要手段之一,也是确定最佳工艺制备条件的主要途径,这对于薄膜器件来说显得尤为重要。
本论文的主要任务是:用溶胶-凝胶法制备系列镧锶锰氧(La<,1-X>Si<,X>MnO<,3>,x=0.3、0.5、0.7)单钙钛矿锰氧化物前驱体溶液。将得到的凝胶采用旋涂法在Si(100)单晶片上制备薄膜。研究其化学合成与薄膜制备工艺,找出使它们优化成膜的条件,如pH值、水浴温度、烧结温度、掺杂浓度、膜厚的选择和影响等;对于得到的上述的样品,我们通过X射线衍射(XRD)确定它们的相结构。采用偏光显微镜等手段研究它们的表面形貌特征和界面特性。通过上述几种表征方法,我们可以考查掺杂离子浓度和制膜方法的变化对La<,1-X>Si<,X>MnO<,3>单钙钛矿锰氧化物薄膜结构的影响规律。简单的研究了它们的薄膜微结构与薄膜样品性能的变化关系;选择了典型的薄膜样品,研究了不同频率下的电容特性,并对p-n结的结构和性质做了初步分析。对于典型薄膜样品,我们获得了在正反偏压下的Ⅴ-Ⅴ曲线。与传统p-n结对比,其整流特性较好,同时研究表明影响Ⅴ-Ⅴ特性的因素是多方面的。