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缺氧La_（0.6）Ca_（0.4）MnO_（3-δ）/Si薄膜和异质结的光电特性

作　者: 严资杰
导　师: 袁孝
学　校: 华中科技大学
专　业: 物理电子学
关键词: 瞬态光电导光生电压钙钛矿薄膜异质结氧缺陷
分类号: TN304
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

钙钛矿结构锰氧化物因其特殊的电学和磁学性质而得到了广泛的研究。自旋、电荷、晶格和轨道自由度的相互耦合使其对磁场、电场和光场等非常敏感。由于在光电器件中的巨大应用潜力,对于钙钛矿锰氧化物光致效应的研究具有重要意义。本论文使用脉冲激光沉积(PLD)方法,在Si片上制备了缺氧的La0.6Ca0.4MnO3-δ(LCMO)薄膜。分别采用波长为532nm的连续波激光和脉冲激光研究了LCMO/Si薄膜和异质结的光电特性;并通过制备带有厚度梯度的LCMO薄膜,研究了膜厚对LCMO/Si薄膜和异质结的光电特性的影响。研究发现,缺氧的LCMO薄膜受到连续波激光辐照时电阻会发生几个数量级的变化,在激光功率密度为142mW/cm2时,其在室温下的光电导变化率可达到95.9%。而在脉冲宽度为7ns的脉冲激光辐照时,其瞬态光电导变化的响应时间最快可达20ns。实验中还发现其响应时间和光电流都受到激光功率密度和所施加电场强度的影响。在室温下施加反向偏压时,LCMO/Si异质结中同样观察到巨大的光电导率变化。当反向偏压为-1.5V以及激光功率密度为142mW/cm2时,光电导变化率达到了90%;而实验参数相同,施加正向偏压时,光电导率变化则不明显,当激光功率密度相同以及正向偏压为1.5V时,光电导变化率仅为10%左右。实验还发现LCMO/Si异质结中的响应时间和光电流都受到激光功率密度影响。在异质结中同时还观察到了响应时间约13ns的光生电压信号。当存在厚度梯度时,在LCMO薄膜中观察到类似p-n结的整流特性和奇特的光生电压信号,实验证实膜厚对LCMO/Si薄膜和异质结的光电特性有显著影响。由于氧缺陷的存在,LCMO/Si异质结具有很高的光生电压灵敏度。本论文中的研究结果在新型光电器件等领域具有极大的应用潜力。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 概论  8-23
  1.1 钙钛矿型锰氧化物的结构及其庞磁电阻效应  8-10
  1.2 庞磁电阻材料的光致效应及其研究意义  10-11
  1.3 光致效应研究的兴起和发展  11-20
  1.4 本论文研究方向和预期目标  20-23
2 样品制备和实验过程  23-28
  2.1 靶材制备  23-25
  2.2 薄膜制备  25-26
  2.3 实验过程  26-28
3 实验结果和讨论  28-44
  3.1 La_(0.6)Ca_(0.4)MnO_(3-δ)/Si薄膜的光电导  28-32
  3.2 La_(0.6)Ca_(0.4)MnO_(3-δ)/Si异质结的光电导和光生电压  32-36
  3.3 梯度La_(0.6)Ca_(0.4)MnO_(3-δ)/Si薄膜和异质结的光生电压  36-40
  3.4 La_(0.6)Ca_(0.4)MnO_(3-δ)/LaAl0_3 薄膜的光电导  40-44
4 总结  44-46
致谢  46-47
参考文献  47-51
附录1 攻读学位期间发表论文目录  51

缺氧La_（0.6）Ca_（0.4）MnO_（3-δ）/Si薄膜和异质结的光电特性

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