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自从巨磁电阻(GMR)效应在Fe/Cr多层膜中发现以来,稀土钙钛矿La1-xAxMnO3(A=Ca2+、Sr2+、Ba2+…)的结构和巨磁性质研究受到广泛的注意。目前能较好地解释这类巨磁电阻机制的理论模型是Zner的双交换(doubleexchange、DE)作用和Jahn-Teller效应。虽然近年研究发现锰氧化物的巨磁效应很大,然而居里温度太低,所需的外场太大,稳定性不好以致受到很大限制。目前大多的研究集中在ⅡA碱土金属上,对过渡族金属二价Zn2+掺杂研究很少。掺杂二价Zn2+的薄膜研究目前还是空白,而薄膜巨磁性质一般要优于其块体,故在A位掺杂Zn2+,采用射频溅射在LaAlO3和SrTiO3上制备薄膜,对薄膜进行退火。还采用A位和B位共掺Zn2+考察Zn2+对B位的影响。用XRD、AFM、XPS、SEM四探针法等手段对退火后薄膜和块体的结构、微结构、表面化学态、磁性质等进行了系统研究。
结果:表明:
1.薄膜在900℃温度退火后,形成了晶粒与基片之间稳定的外延结构。
2.La0.5Zn0.5MnO3-δ/LAO和La0.3Zn0.7MnO3-δ/STO薄膜晶粒成长良好,巨磁电阻在温度为300K,磁场为1.5T的条件下,可高达25%和28%。
3.La0.7(Sr1-xZnx)0.3MnO3-δ(x=0.3)/LAO薄膜晶粒同样成长良好,晶粒半径呈现递减。在温度为300K,磁场为1.5T的条件下,巨磁电阻可达到31%。
4.La0.7Zn0.3(Mn1-xZnx)O3(x=0.05),X射线衍射分析和扫描电镜(SEM)观察的结果表明Zn离子的掺杂量越大,形成多晶样品的晶粒越大,空隙越明显。在温度为300K,磁场为1.5T的条件下,巨磁电阻可达到19.8%。