SrMnO3薄膜的制备与物性分析

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1、SrMnO3薄膜的制备及物性研究中文摘要SrMnO3薄膜的制备及物性研究中文摘要近年来多铁材料由于其拥有丰富的物理性质和广阔的应用前景得到了国内外科研工作者的广泛关注和研究。而其中具有铁磁—铁电多铁性耦合的材料则是其中非常重要的一个领域。然而铁磁性和铁电性本身具有互斥性，且目前研究的铁磁铁电材料则大多存在工作温度低和磁电耦合弱的缺点。针对上述问题我们选取立方钙钛矿结构的SrMnO3作为研究对象，已有计算结果表明通过调控得到的多铁性SrMnO3铁磁居里温度点较高，铁电极化较强较强。本文在已有理论计算工作的基础上设计实验，期望通过应变将

2、其从反铁磁顺电性调控成具有铁磁铁电性的多铁材料。本文首先使用固相反应法制备出了立方结构的SrMnO3粉末，并将其制备成靶材，随后利用脉冲激光沉积法在SrTiO3(001)衬底上制备SrMnO3薄膜，通过实验确定了SrMnO3薄膜的最佳生长工艺。对最佳工艺下制备的薄膜进行测试发现薄膜表面平整，薄膜与衬底分界面清晰，未发生反应，薄膜衬底之间保持了很好的外延性。通过X射线光电子能谱确定了薄膜中元素的化学态。在此基础上我们尝试SrMnO3与其它材料的复合薄膜的生长，由于ZnO在衬底上的非外延生长以及Sm2O3和SrMnO3在薄膜中产生了互溶

3、，最终选定了MgO与SrMnO3生长复合薄膜。本文中分别在SrTiO3(001)、LaAlO3(001)和(La,Sr)(Al,Ta)O3(001)衬底上制备了(SrMnO3)0.5:(MgO)0.5复合薄膜。通过透射电子显微镜、选区电子衍射和同步辐射X射线衍射对薄膜的结构进行了测试，结果显示三种衬底上生长的复合薄膜中SrMnO3和MgO两相分离，且MgO均以团簇的形式分散在薄膜中。三种衬底上复合薄膜中的SrMnO3在三个轴向均受到MgO的应变作用，使得晶格常数a、b、c均有所变大，即SrMnO3在薄膜中受到MgO的三维张应变作用。

4、对不同衬底上薄膜的磁性测试表明复合薄膜在室温均呈现出弱铁磁性。且不同衬底上的复合薄膜面内和面外磁性有所区别，显示出一定的磁各向异性。随后主要就SrTiO3衬底上复合薄膜进行了元素价态分析。对SrTiO3衬底上薄膜的X射线光电子能谱显示复合薄膜中元素化学态与单I中文摘要SrMnO3薄膜的制备及物性研究相薄膜基本一致，且两种薄膜生长工艺一致，排除了由于元素价态变化以及氧空位引起磁性改变的可能性。即我们通过应变将SrMnO3调控成为了弱铁磁性。总之本文通过脉冲激光法制备出了SrMnO3单相及(SrMnO3)0.5:MgO0.5复合薄膜，通

5、过MgO对SrMnO3施加的三维应变将其调控成为了弱铁磁性。而对复合薄膜进行铁电性的测试由于薄膜的漏电较大，测试结果并不理想，相关工作还在继续进行。有关于复合薄膜是否被调控成为了多铁性还需要进一步实验研究。关键词：脉冲激光沉积、SrMnO3薄膜、应变、微结构、磁性作者：卢鑫指导教师：杨浩IIPreparationandphysicalpropertiesofSrMnO3filmAbstractPreparationandphysicalpropertiesofSrMnO3filmAbstractMultiferroicmateria

6、lshaveattractedscientificresearchers’greatinterestinrecentyearsbecauseoftheirrichphysicalpropertiesandvastapplicationprospect.Materialspossessferromagneticandferroelectricandcouplewelloccupyaveryimportantfieldofmultiferroicmaterials.Howeverpropertiesofferromagneticandf

7、erroelectricaremutualexclusivity,lowworkingtemperatureandweakcouplingbetweenferromagneticandferroelectricaretwodefectsofthemostferromagnetic-ferroelectricmaterials.Specifictotheproblemabove,cubicSrMnO3arechoseasstudyobject.Theoreticalcalculationresultsshowthatthemodifi

8、edmultiferroicSrMnO3willhavehighferromagneticCurietemperatureandstrongferroelectricpolarization.Herewedesigntheexperi