单钙钛矿、双钙钛矿巨磁阻材料的异质结特性分析

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本研究采用脉冲激光沉积法分别在Si衬底上沉积了单钙钛矿La1-xCaxMnO3和La1-xSrxMnO3(x=0.2、0.5、0.8)氧化物薄膜以形成La1-xCaxMnO3/Si、La1-xSrxMnO3/Si单异质结和La1-xCaxMnO3/La1-xSrxMnO3/Si双异质结,采用溶胶凝胶法在Si衬底上沉积双钙钛矿Sr2FeMoO6氧化物薄膜以形成Sr2FeMoO6/Si单异质结。利用偏光显微镜、X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TG-DSC)、振动样品磁强计(VSM)、LCR仪等分析测试仪器研究了靶材与薄膜的形貌、微结构、生长以及室温下靶材磁性、异质结的电流-电压(I-V)特性、Sr2FeMoO6/Si异质结的电容一频率(C-f)特性、电容-电压(C-V)特性。偏光显微镜和XRD的研究结果表明:薄膜在Si衬底生长良好,随着掺杂量的增加,靶材和薄膜的晶粒将减小。TG-DSC的结果表明采用溶胶凝胶法和碳酸盐共沉淀法时晶粒成相所需的烧结温度大大低于传统的固相反应法。VSM的结果表明室温下样品La1-xCaxMnO3呈顺磁性,La1-xSrxMnO3呈铁磁性,并且都在掺杂x=0.5附近时磁性最强。I-V特性曲线表明:单钙钛矿La1-xCaXMnO3/Si和La1-xSrxMnO3/Si均表现出了与传统相似的p-n结整流特性,但是La1-xCaxMnO3/Si的整流特性要优于La1-xSrxMnO3/Si,这是因为La1-xSrxMnO3相比La1-xCaxMnO3与衬底匹配度相差较大,缺陷较多,并且La1-xSrxMnO3/Si由于Sr2+的掺入引起了更深的品格畸变场势阱局域了载流子的迁移。在双异质结中I-V特性出现明显差异,这是因为从能带上看La1-xSrxMnO3/La1-xCaxMnO3/Si相当于P+-P-N结构,整流特性较好,而La1-xCaxMnO3/La1-xSrxMnO3/Si双异质结相当于N-P-N结构,整流特性不明显。Sr2FeMoO6/Si的正向整流特性表现较好,负向特性不明显,我们用定量的方法进行了解释。LCR测试仪表明Sr2FeMoO6/Si异质结电容随着频率的增加不断地减小,这是由于Sr2FeMoO6薄膜内电子、空穴的产生和复合速率跟不上频率变化造成的。
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