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化学溶液沉积法制备钙钛矿锰氧化物薄膜的合成与表征

作　者: 陈蕊
导　师: 冯守华
学　校: 吉林大学
专　业: 无机化学
关键词: 钙钛矿锰氧化物化学溶液沉积法磁电阻效应 Mn4+/Mn3+比例磁熵变
分类号: O611.4
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文致力于用化学溶液沉积法制备具有钙钛矿结构的锰氧化物薄膜材料，并提高其居里温度及磁电阻等相关物理性质。具体如下：第一章为绪论，主要介绍了钙钛矿锰氧化物材料的相关的基本概念，磁性及磁电阻的重要性，钙钛矿锰氧化物研究中所应用到的重要理论；第二章主要介绍应用化学溶液沉积法制备薄膜的合成过程及应用到的测试方法；第三章用化学溶液沉积法在单晶S（i100）基片上制备了La_1-xK_xMnO₃（x=0.05，0.10，0.15，0.20）和La_0.95-xCa_0.05K_xMnO₃（x=0.05，0.10，0.15，0.20）两个系列的薄膜，并对其结构与磁性进行分析；第四章主要在LAO（100）制备了La_1-xK_xMnO₃系列薄膜，发现了K元素的掺杂提高了母体的居里温度，并且研究了Mn⁴⁺/Mn³⁺比例对样品的物理性质的影响；第五章主要在LAO （100）制备了La_0.95-xCa_0.05K_xMnO₃薄膜；第六章运用化学溶液沉积法制备了具有多铁性质的BiFeO₃薄膜，并对其结构和铁电性进行了研究；第七章是对本论文工作的总结和展望，对下一步进行钙钛矿/铁电复合薄膜的设想。

全文目录

提要  4-5
摘要  5-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-46
  1.1 磁电子学  12-15
  1.2 磁电阻的概述  15-19
  1.3 化学溶液沉积法（chemical solution deposition，CSD）制备钙钛矿薄膜材料  19-24
    1.3.1 背景介绍  19-21
    1.3.2 溶胶的制备  21-22
    1.3.3 溶胶-凝胶步骤  22-23
    1.3.4 薄膜沉积过程  23-24
  1.4 磁性  24-27
    1.4.1 磁性的来源  24
    1.4.2 磁性的分类  24-27
  1.5 钙钛矿中的重要理论  27-44
    1.5.1 铁磁性金属  27
    1.5.2 晶场效应  27-28
    1.5.3 Jahn-Teller 畸变  28-29
    1.5.4 双交换理论  29-30
    1.5.5 Anderson-Hasegawa 对双交换理论的发展  30-31
    1.5.6 极化子理论  31-33
    1.5.7 相分离  33-34
    1.5.8 容忍因子  34-35
    1.5.9 A 位离子掺杂的影响  35-37
    1.5.10 镧系收缩  37
    1.5.11 磁有序  37-38
    1.5.12 自旋有序  38-39
    1.5.13 电荷有序  39
    1.5.14 轨道有序  39-40
    1.5.15 电输运性质  40-41
    1.5.16 自旋玻璃态  41-42
    1.5.17 Mott 绝缘体  42-43
    1.5.18 金属-绝缘体转变  43-44
    1.5.19 Mott-Hubbard 绝缘体与电荷转移绝缘体  44
  1.6 本课题选题的目的、意义和主要结果  44-46
    1.6.1 本课题选题的目的和意义  44-45
    1.6.2 本论文的主要结果  45-46
第2章样品的制备与表征  46-57
  2.1 样品的制备方法简介  46-49
    2.1.1 基片的清洗  46-47
    2.1.2 胶体配制  47-48
    2.1.3 旋涂、预热及退火过程  48-49
  2.2 主要检测仪器及相应测试条件  49-57
    2.2.1 X-射线衍射分析（XRD）  49-50
    2.2.2 扫描电镜（SEM）分析  50-51
    2.2.3 X 射线光电子能谱仪（XPS）分析  51-53
    2.2.4 超导量子干涉仪（SQUIDS）分析  53-54
    2.2.5 原子力显微镜（AFM）分析  54-55
    2.2.6 铁电测试系统分析  55-57
第3章在 Si（100）基片上制备的 La_(1-x)K_xMnO_3和 La_(0.95-x)Ca_(0.05)K_xMnO_3薄膜样品的结构及磁性研究  57-70
  3.1 引言  57-58
  3.2 实验部分  58-59
    3.2.1 实验试剂  58
    3.2.2 主要检测仪器与相应的测试条件  58
    3.2.3 合成方法及实验条件  58-59
  3.3 LKMO/Si（100）样品结果与讨论  59-65
    3.3.1 LKMO/Si（100）样品的 XRD 结果分析  59-60
    3.3.2 LKMO/Si（100）样品的 AFM 结果  60-61
    3.3.3 LKMO/Si（100）样品的 SEM 结果分析  61-62
    3.3.4 LKMO/Si（100）样品的 XPS 结果分析  62-64
    3.3.5 LKMO 样品的 ZFC-FC 结果分析  64-65
  3.4 LCKMO/Si（100）样品结果与讨论  65-69
    3.4.1 LCKM/Si（100）样品的 XRD 结果分析  65-66
    3.4.2 LCKM/Si（100）样品的 SEM 结果分析  66-67
    3.4.3 LCKM/Si（100）样品的 XPS 结果分析  67-69
  3.5 本章小结  69-70
第4章在 LAO（100）基片上制备的 La_(1-x)K_xMnO_3（x=0.05，0.10，0.15，0.20）薄膜样品的结构及磁性研究  70-88
  4.1 引言  70
  4.2 实验部分  70-72
    4.2.1 实验试剂  70-71
    4.2.2 主要检测仪器与相应的测试条件  71
    4.2.3 合成方法及实验条件  71-72
  4.3 结果与讨论  72-87
    4.3.1 样品的 SEM 与 XRD 结果分析  72-75
    4.3.2 XPS 谱图分析  75-79
    4.3.3 ZFC 和 FC 曲线分析  79-81
    4.3.4 ρ-T 曲线分析  81-82
    4.3.5 Mn~(4+)，TC，TIM之间的关系  82-83
    4.3.6 MR 计算结果  83-84
    4.3.7 磁卡效应分析  84-87
  4.4 本章小结  87-88
第5章在 LAO（100）基片上制备的 La_(0.95-x)Ca_(0.05)K_xMnO_3（x=0.05，0.10，0.15，0.20）薄膜样品的结构及磁性研究  88-100
  5.1 引言  88-89
  5.2 实验部分  89-90
    5.2.1 实验试剂  89
    5.2.2 主要检测仪器与相应的测试条件  89
    5.2.3 合成方法及实验条件  89-90
  5.3 结果与讨论  90-99
    5.3.1 样品的 SEM 和 XRD 结果分析  90-92
    5.3.2 样品的 XPS 结果分析  92-94
    5.3.3 样品的 ZFC-FC 结果分析  94-95
    5.3.4 样品的ρ-T 结果分析  95-96
    5.3.5 磁卡效应分析  96-99
  5.4 本章小结  99-100
第6章在 ITO/glass 基片上制备的 BiFeO_3薄膜样品的结构及性质研究  100-109
  6.1 引言  100-101
  6.2 实验部分  101-102
    6.2.1 实验试剂  101
    6.2.2 主要检测仪器与相应的测试条件  101
    6.2.3 合成方法及实验条件  101-102
  6.3 结果与讨论  102-108
    6.3.1 样品的 XRD 结果分析  102-103
    6.3.2 样品的 SEM 结果分析  103-104
    6.3.3 样品的 XPS 结果分析  104-105
    6.3.4 样品的 PPMS 结果分析  105-107
    6.3.5 样品的铁电性结果分析  107-108
  6.4 本章小结  108-109
第7章结论  109-111
  结论  109-110
  展望  110-111
参考文献  111-125
作者简介  125
攻读博士学位期间发表论文  125-127
致谢  127

化学溶液沉积法制备钙钛矿锰氧化物薄膜的合成与表征

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