强磁场下磁力显微镜的研制及其在锰氧化物中的应用

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1、UniversityofScienceandTechnologyofChina博士学位论文强磕场下磁力显徵镜的研喇及其在錳氧化物中的应用作者姓名巧呼私学科专业疑卷、多里导师姓名味糾城完成时间二一博士学位论文强磁场下磁力显微镜的研制及其在锰氧化物中的运用作者姓名：周海彪学科专业：凝聚态物理导师姓名：陆轻铀教授完成时间：二〇一五年五月七日UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctor'sdegreeConstructionofah

2、igh-fieldmagneticforcemicroscopeanditsapplicationsinmanganitesAuthor:HaibiaoZhouSpeciality:CondensedMatterPhysicsSupervisor:Prof.QingyouLuFinishedTime:May7,2015中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研宄工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与

3、我一同工作的同志对本研宄所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：签字日期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。公开

4、□保密年作者签名：同签字日期：：签字日期摘要摘要磁力显微镜是一种可以对材料表面微观磁结构进行成像的扫描探针显微镜。自上世纪八十年代末被发明以来，无论在技术方面还是应用方面都获得了众多进展。例如，在技术方面，在中发展出了调频测量模式，这种模式在应用于原子力显微镜后获得了真实的原子分辨率；在应用方面，成功实现了对超导涡旋及磁畴的直接观测。磁场是调控磁性材料性质极为重要的参数，因此强磁场下的发展对于研究磁性材料具有重要的意义。目前已报道的磁力显微镜成像的最高磁场为然而有很多材料的磁性转变发生在更髙磁场，因此

5、更强磁场中的研制是一种迫切的需求。鉴于这种考虑，我们研制了一台适用于超导磁体的。该基于我们自己设计的压电步进马达，该马达的最大优势在于负责步进的压电扫描管还可以进行扫描，因此结构紧凑，特别适合孔径狭小的超强磁体。第三章将详细介绍该强磁场的设计与研制过程。我们对样品测试的结果表明，该工作稳定、噪音低、在升场时漂移小，在高达的磁场下仍能稳定工作。该部分工作已发表于。钙钛矿锰氧化物是一种典型的强关联电子材料，其中涉及铁磁金属相和反铁磁电荷有序相的相分离是锰氧化物的核心研宄领域之一。我们利用自制的强磁场对经过

6、后退火过程的薄膜以及薄膜中的相分离及其演变过程进行系统地成像。后退火的薄膜中，在外加磁场时反铁磁相的融化显示出明显的各向异性，表明各向异性外延应力的重要作用。反铁磁相完全融化再降场时，在反铁磁相占主导的相分离态反铁磁相会重入。我们发现反铁磁相的重入在微观上的结构随温度而变化。在高温时，反铁磁相畴以点出现，而在中间温度以条状出现，在更低温度以无规则的形状出现。这反映了外延应力与畸变之间的竞争关系。是一个典型的以反铁磁电荷有序相为基态的材料。其电荷有序相的融化磁场非常高，由于以前缺少足够强磁场下的成像仪器

7、，对这个材料相变的研究一直缺少微观成像。我们利用自制的的强磁场优势，对这个材料进行了系统表征。结果表明，结构上的线缺陷对反铁磁相的融化和形成具有重要的作用。在反铁磁相融化时，铁磁相首先从线缺陷附近开始成核，同时，在反铁磁相完全融化后再降场，反铁磁相也从线缺陷附近开始形成。这种双重作用很可能来自于线缺陷附近的应力变化，使某区域有利于铁磁相的形成而邻近区域有利于反铁磁相的形成。关键词：磁力显微镜，强磁场，锰氧化物，相分离ABSTRACTABSTRACTThemagneticforcemicroscope(

8、MFM)isonekindofscanningprobemicroscopesthatcanbeusedtoimagethemagneticmicrostructuresonthesamplesurfaces.Sinceitsinventionintheendoftheeightiesoflastcentury,MFMhasachievedgreatprogressesinboththetechniquesandapplications.Forexamp