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研究生:尤俊傑
研究生(外文):Chun-Chieh Yu
論文名稱:Y-Ba-Cu-O基板對La-Sr-Mn-O薄膜結構與磁阻特性之研究
論文名稱(外文):A Study on Structure and Magnetoresistance Properties of La-Sr-Mn-O Film on Y-Ba-Cu-O Substrate
指導教授:陳引幹陳引幹引用關係
指導教授(外文):In-Gann Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:材料科學及工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:91
中文關鍵詞:雙晶.超巨磁阻鑭鍶錳氧
外文關鍵詞:La-Sr-Mn-Obi-crystal.CMR
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  本研究利用頂端接種熔融製程的方式成長YBaCuO的單晶及雙晶塊材,並將La-Sr-Mn-O超巨磁阻薄膜沈積在晶格匹配佳的LaAlO3、YBaCuO單晶基板及不同晶界角度的YBaCuO雙晶基板上,探討熱處理溫度及晶界角度對薄膜微結構及磁阻特性的影響。

  實驗結果顯示LSMO/YBCO薄膜會有孔洞及裂縫存在,而經過900℃、兩個小時熱處理後會有方形的析出物產生,且薄膜平整度較LSMO/LAO差。

  對於LSMO/YBCO薄膜,在熱處理溫度900℃時有最佳的結晶性及磁阻變化率,而LSMO/LAO薄膜適合的熱處理溫度為700℃,且兩薄膜的金屬-絕緣體特性轉換溫度TM-I皆大於300K,在室溫300K及低溫70K時有較佳的磁阻變化率;對於沈積在不同晶界角度YBCO雙晶基板的跨晶界LSMO薄膜,較大的晶界角度會有較佳的磁阻變化率。
  Many researches indicate that the electric and magnetic properties of the La-Sr-Mn-O film were strongly depend on substrate due to the lattice matching condition. In this work, La-Sr-Mn-O film have be deposited on small lattice mismatch substrates, (100) LaAlO3, single and bicrystal (001)YBaCuO by rf-sputtering. Then we do the XRD, SEM, AFM and TEM analysis to discuss the annealing and grain boundary effect on crystal structure and magnetoresistive properties.

  It is observed that the films grown on LAO and YBCO have high prefer orientation, and the crystallinity and MR% of the films increase after annealing. Some rectangular crystalline structures appear when the LSMO/YBCO anneal at 900℃. For the films grown on bi-crystal YBCO substrates with different mis-orientation angle, inter-grain MR% increases with increasing the angle of grain boundary.
目錄
摘要 I
Abstract II
目錄 III
表目錄 VII
圖目錄 VIII

第一章 緒論 1
  1-1 前言 1
  1-2 磁阻特性之應用[6] 2
  1-3 研究目的 2

第二章 理論基礎與文獻回顧 [6] [7] [8] [9] 3
  2-1 熔融製程成長YBa2Cu3O7-δ超導體[10] 3
    2-1.1 熔融製程基本原理 3
    2-1.2 頂端接種熔融製程 4
    2-1.3 123相成長模式[11] [12] 4
    2-1.4 成長雙晶粒YBa2Cu3O7-δ塊材 6
  2-2 磁性理論 11
    2-2.1 物質磁性來源[15] [16] 11
    2-2.3 磁阻特性[17] 12
    2-2.4 磁阻分類[18] 12
  2-3 超巨磁阻 18
    2-3.1 超巨磁阻理論[19] 18
    2-3.2 雙交換理論[25] [26] [27] 19
    2-3.3 熱處理對磁阻特性的影響 21
    2-3.4 晶界對磁阻特性的影響 21
  2-4 濺鍍理論 29
    2-4.1濺鍍原理[36] 29
    2-4.2 直流式濺鍍 29
    2-4.3 高周波式濺鍍 29
    2-4.4 磁控濺鍍[37] 29

第三章 實驗步驟與方法 31
  3-1 實驗流程 31
  3-2 靶材製備 31
    3-2.1 La2/3Sr1/3MnO3 粉末製作 31
    3-2.2 La2/3Sr1/3MnO3 靶材燒結 31
  3-3 基板製備 32
    3-3.1 LaAlO3 基板 32
    3-3.2 YBa2Cu3O7-δ基板 32
    3-3.3 基板清洗 32
  3-4 薄膜之製備 33
    3-4.1 La2/3Sr1/3MnO3濺鍍參數 33
    3-4.2 Cu濺鍍參數 33
    3-4.3 濺鍍步驟 33
    3-4.4 熱處理 33
    3-4.5 微影製程 34
  3-5 性質量測 34
    3-5.1 相成分鑑定 34
    3-5.2 微結構觀察 35
    3-5.3 薄膜電阻量測 35
    3-5.4 磁阻變化率量測 36

第四章 結果與討論 47
  4-1 La2/3Sr1/3MnO3靶材 47
    4-1.1 粉末XRD相成分分析 47
    4-1.2 靶材XRD相成分分析 47
  4-2 釔鋇銅氧基板 49
    4-2.1 SmBCO晶種結晶方向之確認 49
    4-2.2 連續降溫成長 49
    4-2.3 恆溫成長 49
    4-2.4 OM組織觀察 49
    4-2.5 XRD 結構分析 50
  4-3 熱處理溫度對LaSrMnO 薄膜之影響 58
    4-3.1 膜厚及成分分析 58
    4-3.2 XRD 結構分析 58
    4-3.3 SEM 表面型態分析 59
    4-3.4 AFM 薄膜平整度分析 59
    4-3.5 TEM 微結構分析 60
    4-3.6 電阻對溫度的變化 60
    4-3.7 磁阻變化率 61
  4-4 晶界對LaSrMnO薄膜的影響 79
    4-4.1 LaSrMnO 雙晶薄膜 79
    4-4.2 弓字形 LaSrMnO薄膜 79
    4-4.3 跨晶界磁阻變化 79

第五章 結論 87
參考文獻 88
參考文獻
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