簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表
研究生： 尤俊傑
Yu, Chun-Chieh
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
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
Chen, In-Gann
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 材料科學及工程學系
Department of Materials Science and Engineering
論文出版年： 2002
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-O, bi-crystal., CMR
相關次數： 點閱：88  下載：1 
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報

    • 　　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
    1. S. Jin, T. H. Tiefel, M. McCormark, R. A. Fastnacht, R. Ramesh, L. H. Chen, “Thousandfold change in resistivity in magnetoresistive La-Ca-Mn-O films”, SCIENCE, Vol. 264, (1994), p.413-415

    2. K. K. Chio and Y. Yamazaki, “Substrate-Dependent Micro- structure and Magnetoresistance of La-Sr-Mn-O Thin Films Grown by RF Sputtering”, Jpn. J. Appl. Phys. Vol.38, (1999), p.56-60.

    3. Young Suk Cho, “Magnetoresistance of La1-xSrxMnO3 films deposited by RF magnetron co-sputtering”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 226-230(2001) 754-756

    4. K.Steenbeck, T. Eick, K. Kirsch, K. O'Donnell, and E. Steinbeib, ” Influence of a 36.8 grain boundary on the magnetoresistance of La0.8Sr0.2MnO3- single crystal films”, Appl. Phys. Lett. 71(7), , 25 August (1997), pp. 968-970

    5. S. P. Isaac, N. D. Mathur, J. E. Evetts, and M. G. Blamire Department of Materials Science, University of Cambridge, Pembroke Street, Cambridge CB2 3QZ United Kingdom, ” Magnetoresistance of artificial La0.7Sr0.3 MnO3 grain boundaries as a function of misorientation angle”, Applied Physics Letters Volume 72, Number 16, 20 April (1998), 2038-2040

    6. 鍾朝宇, 偏壓磁場對磁阻性質影響之研究, 國立成功大學材料科學及工程學系碩士論文, 民國90年.

    7. 黃彥彬, 製程參數與晶界效應對La-Sr-Mn-O薄膜磁阻性質之研究, 國立成功大學材料科學及工程學系碩士論文, 民國90年.

    8. 劉嘉倫, 添加氧化鎂對鈣鈦礦氧化物結構、磁阻特性之研究, 義守大學大學材料科學及工程學系碩士論文, 民國90年

    9. 許書豪, 單晶粒c-oriented NdBaCuO/Ag高溫超導體之製程與性能研究國立成功大學材料科學及工程學系碩士論文, 民國90年.

    10. T. Izumi and Y. Shiohara, “Growth mechanism of YBa2Cu3Oy superconductors prepared by the horizontal Bridgman method “, J. Mater. Res., Vol. 7 No.1, (1992). 16

    11. M. Murakami, “ Melt Processed High-Temperature Superconductors “, World Scientific, 1992

    12. Y. Shiohara and A.Endo, Mater. Sci. Eng. R19(1997) 1.

    13. D. J. Miller et al. " Microstructure and transport behavior of grain boundaries in YBa2Cu3Oy: A comparison between thin films and bulk bicrystals ", Mat. Sci. Eng., B53, (1998) 125

    14. D. J. Miller, T. A. Roberts, J. H. Kang, J. Talvacchio, D. B. Bucholz, R. P. H. Chang, " Meandering grain boundaries in YBa2Cu3Oy bi-crystal thin films ", Appl. Phys. Lett. 66, (1995) 2561

    15. Soshin Chikazurni著，張喣、李學養譯，磁性物理學，聯經出版社，1982年

    16. Charles Kittel " Introduction to Solid State Physics 4th ed. " 'Chap. 14-15 ' John Wiley& Sons. Inc. (1996)

    17. 張慶瑞, 中華民國磁性技術協會會訊, 第十九期，1999, p.5

    18. 范文亮, ”淺介GMR”, 工業材料, Vol. 87, 1994, p94

    19. B. Raveau, "Colossal magnetoresistance, Charge Ordering and Related Properties of Manganese Oxides", World Scientific, (1998) p1.

    20. D. D. Tang, P. K. Wang, V. S. Speriosu, S. Le, K. K. Kung,” Spin-Valve RAM Cell”, IEEE Transactions Magnetics, v31, 1995, p.3206-3208

    21. J. Topfer, J. B. Goodenought, “ Charge transport magnetic properties in perovskites of the system La-Mn-O”, Solid State Ionics 101-103 (1997) 1215

    22. N. F. Mott, Adv. Phys., 21(1972) 785

    23. R. M. Kusters, J. Singleton, D. A. Keen, R. Mc. Greevy and W. Hayes, Physica B, 45(1992) 9819

    24. 陳立翰, 中華民國磁性技術協會會訊，第十九期， 1999, p.27

    25. P. -G. de Gennes, "Effect of double exchange in magnetic crystals", Physica Review, 118 (1960), 141

    26. A. Urushibara, Y. Moritomo, T. Arima, A. Asamitsu, G. Kido, and Y. Tokura, " Insulator-metal transition and giant magnetoresistance in La1-xSrxMnO3", Phys. Rev., B 51 (1995), 14103.

    27. C. Zener, " Interaction between the d-shell in the transition metalII. Ferromagnetic compounds of manganese with perovskite structure ", Phys. Rev. 82 (1951), 403.

    28. G. H. Jonker, and J. H. van Santa," Ferromagnetic compounds of mangnese with perovskite structure ", Physica, 11, (1950) 337

    29. T. Tokura, A. Urushibara, Y. Moritomo, A. Asamitsu, Y. Tomioka,T. Arima, and G. Kido, " Giant magnetotransport and magnetostructure phenomena in hole doped manganese oxides ", Mater.Sc. Engi., B31, (1995) 187

    30. Nossov, A.; Pierre, J.; Vassiliev, V.; Ustinov, V.,” Influence of annealing conditions on the magnetoresistance of (La-Y-Ca) manganites”, Solid State Communications, Vol. 101, No. 5, (1997) pp.361-366

    31. S. Pignard, H. Vincent, J. P. Senateur, J. Pierre, and A. Abrutis, " Annealing effect on magnetic and electrical properties of epitaxial La0.8MnO3-δ thin films grown by chemical vapor deposition ", J. Appl. Phys., 82 , (1997) pp. 4445

    32. Namikawa, T.; Kaneta, K.; Matsushita, N.; Nakagawa, S.; Naoe, M., " Annealing effect on magnetic characteristics on (La,Sr)MnO/sub 3/ sputtered films ", IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 35 Issue: 5, (1999) 2850

    33. 陳國駒, 國立成功大學材料科學及工程研究所博士論文, 民國89年

    34. Gu, J Y, Ogale, S B; Rajeswari, M; Venkatesan, T; Ramesh, R; Radmilovic, V; Dahmen, U; Thomas, G; Noh, T W, " In-plane grain boundary effects on the magnetotransport properties of La0.7Sr0.3Mn- O3-δ ", Appl. Phys. Lett., Vol. 72, No. 9, (1998) 1113

    35. N. D. Mathur, G. Burnell, S. P. Isaac, T. J. Jackson, B. -S. Teo, J. L. MacManus-Driscoll, L. F. Cohen, J. E. Evetts and M. G. Blamire, Large low-field magnetoresistance in La0.7Ga0.3MnO3 induced by artificial grain boundaries”, NATURE, Vol.387, (1997) p. 266-268

    36. 莊達人編著,” VLSI製造技術”, 高立出版社160

    37. 賴耿陽,”IC製程之濺射技術”, 復漢出版社（1997）

    下載圖示 校內：立即公開
    校外：2002-07-05公開
    QR CODE