多晶钙钛矿锰氧化物的异常各向异性磁电阻效应

南开大学本科生毕业论文（设计）中文题目：多晶钙钛矿锰氧化物的异常各向异性磁电阻效应外文题目：Theextraordinaryanisotropicmagnetoresistiveeffectinpolycrystallineperovskitemanganeseoxides学号：___0610286_______姓名：___杨智唤______年级：__2006级________专业：材料物理系别：___学院：____物理科学学院指导教师：李润伟研究员/孙同庆副教授完成日期：_____2010年5月_______多晶钙钛矿锰氧化物的异常各向异性磁电阻效应摘要-I-摘要基于各向异性磁电阻效应（AMR）的金属薄膜，可以制成AMR磁性传感器，广泛应用于位置传感、磁读出头等领域，但较低的磁电阻数值已经成为了AMR技术的发展瓶颈。近年来，钙钛矿锰氧化物中异常各向异性磁电阻效应陆续被发现，其大的磁电阻数值让人们看到了突破这一技术瓶颈的希望。然而，目前在钙钛矿锰氧化物中发现较大AMR数值的温度都在室温以下，而且什么是影响AMR数值的关键因素仍然不清楚。所以，提高钙钛矿锰氧化物中较大AMR值出现的温度，探明影响AMR效应数值的关键因素具有重要的意义。通常，钙钛矿锰氧化物中的异常各向异性磁电阻效应在金属-绝缘体相变温区附近达到最大磁电阻数值。LaxCa1-xMnO3体系有较大AMR效应，但金属-绝缘体相变温度低于室温；LaxSr1-xMnO3体系中AMR效应较小，但金属-绝缘体相变温度高于室温——通过两者的复合，可以使材料同时具有较大AMR效应和较高金属-绝缘体相变温度，从而在室温下仍具有一定AMR数值。形状各向异性是影响钙钛矿锰氧化物AMR效应的一种可能因素。多晶体系中，晶格是随机取向的，可以排除晶体结构、磁晶各向异性等干扰因素，通过制备同种材料不同形状的多晶块体，可以清楚地研究形状各向异性对钙钛矿锰氧化物AMR效应的影响。本文中，我们选择La0.67Ca0.33MnO3和La0.67Sr0.33MnO3进行复合，制备了La0.67(Ca,Sr)0.33MnO3系列（Ca：Sr=1：0，2：1，1：1，1：2，0：1）多晶陶瓷块体，通过实验研究发现：随着材料中Sr含量的增加，La0.67（Ca，Sr）0.33MnO3的金属—绝缘体相变温度出现增加的趋势，并且在室温300K下，La0.67（Ca，Sr）0.33MnO3（Ca：Sr=1：1，1：2）样品中的AMR效应得到增强，约为-1%，而同样条件下La0.67Ca0.33MnO3仅为-0.557%。通过对La2/3Ca1/3MnO3样品烧结工艺的探索发现：初始原料对最终烧结出的La2/3Ca1/3MnO3陶瓷相变温度有很大影响——以MnO2替代MnCO3为初始原料时，样品的相变温度提高，根据分析，这是由于以MnCO3为初始原料时，烧结出的样品中缺氧，致使其相变温度较低。制备了不同形状的多晶La2/3Ca1/3MnO3块体样品,对比发现：低温下，不同形状样品的AMR数值有很大区别，并且表现出不同的温度依赖性；260K相变温度附近，各样品的AMR值出现极值，但长方形样品的AMR数值远大于方形样品和三角形样品。因此，可多晶钙钛矿锰氧化物的异常各向异性磁电阻效应摘要-II-初步判定材料形状对其各向异性磁电阻效应有很大影响。关键词：各向异性磁电阻效应（AMR）;钙钛矿锰氧化物;复合;形状各向异性多晶钙钛矿锰氧化物的异常各向异性磁电阻效应ABSTRACT-III-ABSTRACTMetalfilmswiththeanisotropicmagnetoresistance(AMR)effectcanbemadeintoAMRmagneticsensors,widelyusedinthefieldsofpositionsensingandmagneticrecordinghead.However,thelowvalueofmagneticresistancehasbeenabottleneckinthedevelopmentofAMRtechnology.Inrecentyears,theextraordinaryanisotropicmagnetoresistiveeffectinperovskitemanganiteshasbeenfound,givingthepossibilityofbreakingthebottleneckforitslargevalueofmagneticresistance.However,thesituationswithlargevalueofmagneticresistancehaveonlybeenfoundbellowtheroom-temperatureatpresent,andthekeyfactorsoftheAMReffectisstillunclear.Therefore,increasingthetemperaturewithlargeAMReffectoccurring,andfindingoutthekeyfactorsoftheAMReffectinperovskitemanganitesaremeaningful.Usually,theextraordinaryanisotropicmagnetoresistiveeffectoccurringnearthemetal-insulatorphasetransitiontemperatureexhibitsthelargestvalueofmagneticresistanceinperovskitemanganites.LaxCa1-xMnO3haslargerAMReffect,butlowerphasetransitiontemperature;LaxSr1-xMnO3hassmallerAMReffect,buthigherphasetransitiontemperature——thematerial,whichisthecompositionofthetwomaterials,canhavelargeAMReffectandhighmetal-insulatortransitiontemperaturesimultaneously.Shapeanisotropyisapossiblefactorleadingtoanisotropicmagnetoresistance.Inpolycrystalline,thegrainsareorientedrandomly.Therefore,thecrystalstructure,magneticanisotropyandsomeotherinterferingfactorscanbeexcludedtostudytheimpactofshapeanisotropyonAMRinperovskitemanganeseoxidepolycrystalline.Inthispaper,wepreparedLa0.67(Ca,Sr)0.33MnO3series(Ca:Sr=1:0,2:1,1:1,1:2,0:1)polycrystallineceramicbulksamples.WiththeenhancementofSrcontent,themetal-insulatortransitiontemperatureofLa0.67(Ca,Sr)0.33MnO3tendstoincrease.Atroomtemperature300K,theAMReffectareenhancedinLa0.67（Ca，Sr）0.33MnO3（Ca：Sr=1：1，1：2）,theirAMRvaluesareApproximately-1%.However,withthesamecondition,theAMRvalueofLa0.67Ca0.33MnO3isonly-0.557%.Wefindthatdifferentinitialrawmaterialshaveagreatinfluenceonthephasetransitiontemperature——withMnO2tobeinitialraw多晶钙钛矿锰氧化物的异常各向异性磁电阻效应ABSTRACT-IV-materialratherthanMnCO3,thephasetransitiontemperatureofLa2/3Ca1/3MnO3ismuchhigher.Accordingtotheresultsofsomeexperiments,oxygendeficiencyshouldbethereasonleadingstolowerphasetransitiontemperaturewithMnCO3beinginitialrawmaterial.La2/3Ca1/3MnO3polycrystallinebulksampleswithdifferentshapeswereprepared,measurementsoftheirAMReffectshavebeentaken:Atlowtemperatures,thesampleswithdifferentshapeexhibitmuchdifferentAMRvalues,andtheirAMReffectsshowdifferenttemperaturedependence;Nearthephasetransitiontemperature260K,theAMR-Tcurvesappearextremum,theextremeofrectanglesampleismuchlargerthansquaresampleandtrianglesample.Therefore,shapecouldgreatlyinfluencetheanisotropicmagnetoresistanceeffectinperovskitemanganites.KeyWords:anisotropicmagnetoresistance(AMR);manganites;composite;shapeanisotropy多晶钙钛矿锰氧化物的异常各向异性磁电阻效应目录-V-目录摘要................................................IABSTRACT............................................III第一章绪论...........................................1一、研究背景.......................................1二、国内外的研究现状和存在的问题..................11三、本文的研究意义和思路..........................13第二章材料与方法......................................14一、La0.67(Ca,Sr)0.33MnO3多晶样品的制备............14二、样品制备仪器.................................16三、测试方法及分析测试仪器简介...................17第三章结果............................................20一、掺杂对多晶LCMO各向异性磁电阻效应的影响......20二、形状各向异性对多晶LCMO异常AMR效应的影响....26第四章讨论与结论......................................30一、掺杂对多晶LCMO各向异性磁电阻效应的影响......30多晶钙钛矿锰氧化物的异常各向异性磁电阻效应目录-VI-二、形状各向异性对多晶LCMO异常AMR效应的影响....32第五章总结............