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近年来,人们发现钙钛矿锰氧化物 La1-xTxMnO3(T为碱金属元素,如 Sr,Ca,Ba,Pb等)中具有庞磁电阻(colossal magnetoresistance,CMR)效应,由于它在磁传感器,高速度高密度磁存储器件及光电子器件等方面具有潜在的应用前景,引起人们的广泛关注。但是,目前这类巨磁电阻材料距离实际应用还存在许多困难,诸如:产生CMR现象所需的外加磁场非常大,通常需要几个特斯拉；材料磁电阻的峰值多出现在低温区；磁电阻剧烈变化的温度范围很窄,这些因素都极大地限制了这种锰氧化物材料的实际应用。目前很多研究工作都集中在A位掺杂碱金属元素上,而采用(La1-xREx)1-yTyMnO3的双稀土结构(其中RE为第二种稀土离子)的研究不多,RE=Nd3+而制备稀土锰氧化物薄膜的研究还未见报道。
本文以Nd3+部分替代La3+,制备了La0.5-xNdxSr0.5MnO3(x=0.1,0.2,0.3,0.4)材料以及 La0.4Nd0.1Sr0.5MnO3薄膜,对上述体材料和薄膜的结构及物性进行了系统研究,得到了许多有意义的结果。采用固相反应法制备了钙钛矿锰氧化物La0.5-xNdxSr0.5MnO3(x=0.1,0.2,0.3,0.4)多晶样品。通过X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)、红外吸收光谱测量、微波吸收、四探针法等手段对样品进行结构及性质测试。结果表明,当Nd掺杂量 x≤0.3时,样品形成单相的正交钙钛矿结构,当 x=0.4时,样品由La0.5-xNdxSr0.5MnO3和Nd2O3两相组成。样品的颗粒形貌呈现比较规则的立方体,颗粒大小不均匀,随着Nd3+浓度增加,颗粒逐渐变小,615cm-1附近的红外光谱吸收峰逐步向高频移动。Nd3+浓度对材料的磁电阻和微波吸收特性有明显影响。利用射频磁控溅射法结合后退火工艺在 LaAlO3(100)衬底上制备了La0.4Nd0.1Sr0.5MnO3(LNSMO)一系列薄膜样品。通过X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、光电子能谱(XPS)、四探针法对其结构及性质进行了测试。结果表明薄膜在700～900℃温度区间退火形成单相的赝立方钙钛矿结构。退火温度不同导致薄膜中氧含量发生变化并且对晶粒的尺寸也有很大影响。经过850℃退火的薄膜样品,在室温300K、磁场为1.5T的条件下,磁电阻达到24.9％。