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钙钛矿结构钴基氧化物表现出丰富的物理现象,例如自旋态转变、铁磁性、热电性等。因此具有广阔的应用前景,但在诸多领域均需在薄膜形态下才可以得到实际应用,如热化学切片、微型热电系统、光纤开关、高密度磁存储等。并且许多材料在制成薄膜之后展现出与块体材料迥然不同的特性。化学溶液沉积(Chemical Solution Deposition,CSD)法制备薄膜具有工艺简单、廉价、易于大规模生产等优点。而用CSD法制备钙钛矿结构钴基氧化物薄膜的相关研究报道却并不多见。在本论文中,我们用CSD法制备了LaCoO3,Sr0.775Y0.225CoO3-δ,Bi2Sr3Co2Oy薄膜,研究了它们的相关物理特性。主要内容如下:
1.用CSD法在不同取向单晶LaAlO3(LAO)(100、110、111)以及Si(有SiO2无定形层)衬底上成功制备了LaCoO3(LCO)薄膜,并研究了它的微结构和磁特性。结果表明在单晶LAO衬底上生长的薄膜是高度取向的,而在Si衬底上的则是无取向的。LCO薄膜取向和退火温度不影响居里温度,而低温下磁矩则随着LCO薄膜取向的不同而不同,结果表明易磁化面为(100)晶面。
2.用CSD法在单晶LaAlO3(100)衬底上成功制备了Sr0.775Y0.225CoO3-δ薄膜。XRD测量结果显示所得的薄膜是(h00)取向的。电输运测量结果显示其输运特性类似于半导体。磁测量结果显示其在室温是铁磁性的,其居里温度约为330K,该结果与该类材料的陶瓷、单晶以及真空法制备的结果相近,表明CSD法是获得该薄膜的有效方法。
3.用CSD法在不同取向单晶SrTiO3(STO)(100、110、111)上成功制备了Bi2Sr3Co2Oy(BSC232)薄膜。我们发现CSD法制备的BSC232薄膜具有自组装c轴取向,即不管衬底取向如何,BSC232薄膜都是c轴取向。我们对CSD方法制备具有相同晶体结构层状钴基氧化物薄膜获得自组装取向特性给予了普适性的解释。并对所获得的薄膜进行了输运测试,结果表明,该类薄膜具有类似半导体的输运特性和较高的室温Seebeck系数。