Sr2FeMoO6/ZnO复合薄膜的制备及其磁性和输运研究(3)
双钙钛矿氧化物的基本晶体结构如图1.1(b)所示：在简单钙钛矿结构的基础上，O2-将相邻的B、B’离子分开从而获得B-O-B’这样的结合，以B离子和B’离子为中心的氧八面体共顶点相间排列，A位阳离子则填充在所形成的截角立方体间隙中。这样的结构也可以看做是两种简单钙钛矿中的B位阳离子采用NaCl型结构有序排列。一般情况下,不同的B 位离子尺寸和电子组态会导致实际的双钙钛矿结构偏离给出的理想结构，一般情况下双钙钛矿结构都会发生一定程度的畸变。此外，双钙钛矿结构还会受到离子尺寸、离子间相互作用等因素不同程度的影响[6]。
图1.1 钙钛矿氧化物和双钙钛矿氧化物结构示意图
1.3 双钙钛矿中的磁致电阻效应
1.3.1 磁电阻效应的定义
材料电阻在外加磁场作用下的变化率称作磁致电阻(Magnetoresistance,MR)。磁致电阻效应是指材料的电阻率随着外磁场的作用发生改变的现象。MR一般可以定义为1.1式：
MR= ×100% (1.1)
这里，ρ(0)和ρ(H)各表示在无外加磁场和外加磁场为H时的电阻率。我们通过在外加磁场下材料的电阻率是变大还是变小，将MR 分成正磁致电阻(MR>0)和负磁致电阻(MR<0)这两种情况。 以SFMO 为例：Mo5+离子的4d 电子具有巡游性，它能在Fermi能级上形成100%的自旋极化[4]，因而形成自旋极化载流子。这些载流子在晶界隧穿的过程中会受到晶界对它不同程度的散射作用，所以在材料中形成了电阻。但是，外场作用时各电子的自旋磁矩方向将趋于一致，这就使得磁畴壁对自旋极化载流子的散射作用减弱，从而降低了材料的电阻率，即SFMO 中的负MR[4]。
双钙钛矿氧化物的隧穿磁致电阻(Tunnel Magnetoresistance, TMR)主要受两个因素的影响。一为磁矩的大小。当材料的磁矩较高时，只要很小的外加磁场就能使这些磁畴的磁矩方向趋向一致，从而获得较大的TMR。另一个因素是晶界的大小。在多晶样品内，晶粒尺寸将影响磁畴对自旋极化载流子的散射效应。晶粒越小，散射效应越弱，只需要较小的外场就可以提高隧穿效应，获得较大的磁致电阻。
1.3.2 磁电阻效应的研究现状
1.4 本论文的研究内容和结构
SFMO是最广为人知的双钙钛矿材料，但其室温磁致电阻较小，而且所需的磁场较强。所以本文拟通过在SFMO薄膜中引入ZnO，获得SFMO/ZnO复合薄膜，来调控SFMO的晶界结构，从而调控复合薄膜的室温磁性及其输运性质。
本论文的主要研究内容如下：
(1)通过脉冲激光沉积法在不同温度下生长Sr2FeMoO6和ZnO薄膜，选择STO(001)作为衬底，并通过X射线衍射、原子力显微镜对样品的结构和表面形貌进行了表征，以此来探索SFMO、ZnO薄膜理想的生长条件，从而获得高质量的SFMO薄膜、ZnO薄膜，并对样品的电输运性质进行测量，为下一步成功生长出复合薄膜样品打好了基础。
(2)在(1)的基础上，选择最合适的生长条件，利用PLD生长SFMO/ZnO复合薄膜样品，仍然选择SrTiO3(001)作为衬底。
(3)利用XRD、AFM对SFMO/ZnO复合薄膜的结构和表面形貌进行了表征，并观察ZnO对SFMO薄膜的结构和表面形貌的影响。
(4)利用综合物理性能测试系统(PPMS)和超导量子干涉仪(SQUID)对SFMO/ZnO复合薄膜样品的电输运和磁学性质进行表征。
本文一共分为四章。
第一章：简单阐述了双钙钛矿材料的发展历史，并重点讲述了它的晶体结构及其中的磁致电阻效应，对SFMO有了一个基本了解。
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