Mn-Co-Ni-O过渡金属氧化物的电学、磁学及光学性质研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 吴敬 |
| 答辩日期 | 2010-05-25 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 黄志明 ; 侯云 |
| 关键词 | 过渡金属氧化物 尖晶石 小极子 跳跃电导 磁序 庞电阻 阳离子分布 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | 本论文以实验为主研究尖晶石结构的Mn-Co-Ni-O三元过渡金属氧化物材料的物理性质，包括电学、磁学和光学性质。深入研究过渡金属氧化物的物理现象的本质，对于氧化物电子学发展具有非常重要的促进作用，并且为开发其在自旋电子学、光电子器件、磁电耦合器件中的应用打下基础。本文就Mn-Co-Ni-O三元过渡金属氧化物的电学、磁学及光学性质进行了以下几方面的研究工作：（1） Mn1.56Co0.96Ni0.48O4材料的电导与磁序间的关联作用研究了Mn1.56Co0.96Ni0.48O4材料的温度-电阻特性，实验发现在磁相变点处，跳跃电导指数由0.46突变为0.91。这一现象被解释为随着磁序的建立高斯分布的局域化电子态逐渐退出Hubbard带隙，从而对电导过程产生了影响。根据这一物理过程，计算结果与实验结果符合得非常好。跳跃电导与磁序间的这一关联作用的发现为开发磁电耦合器件提供了可能。（2） Mn1.56Co0.96Ni0.48O4材料的庞电阻效应Mn1.56Co0.96Ni0.48O4材料的循环IV测试表明其有明显的庞电阻或称为电致电阻效应。经分析研究此庞电阻效应为电流诱导型的，低电流下（5 μA）与高电流下（2 mA）测得的电阻的差异在室温下高达到ΔR=[R(5μA)-R(2mA)]/ R(2mA)×100%=3932%，且随着温度的降低ΔR呈近指数增大。Mn1.56Co0.96Ni0.48O4材料的庞电阻效应可以由关联的小极子（small polaron）跳跃电导模型得到很好的解释。（3） Mn2.52-xCoxNi0.48O4系列薄膜性质的对比研究。采用化学溶液沉积法在无定形Al2O3衬底上制备了Mn2.52-xCoxNi0.48O4 (x= 0, 0.32, 0.64, 0.96)系列薄膜，通过X-射线衍射、场发射扫描电镜、原子力显微镜等手段研究发现Mn2.52-xCoxNi0.48O4 薄膜的优先生长方向与Co/Mn的含量比值有明显的关联；Mn2.52-xCoxNi0.48O4 (x= 0, 0.32, 0.64, 0.96)四种薄膜材料的表面形貌亦有明显的不同。由材料的晶格常数和阳离子的半径，推测出了这四种组分的薄膜材料的离子分布情况，推测的结果与电学的测试结果相吻合。电学和磁学测试结果表明，材料的热激活能随着Co元素含量的增加而减小，磁相变温度则随着Co元素含量的增加而升高。此外磁滞回线测试结果表明Mn2.52-xCoxNi0.48O4 (x= 0, 0.32, 0.64, 0.96)系列薄膜的易磁化轴方向为<111>方向。（4） Mn2.52-xCoxNi0.48O4 系列薄膜的光学性质。通过傅立叶红外光谱仪测试了Al2O3衬底上生长的Mn2.52-xCoxNi0.48O4 系列薄膜的2-5μm波段的近红外透射谱性质，结合柯西和洛伦兹振子模型对透射谱进行拟合，获得该波段的光学常数；通过可见近红外椭偏光谱仪获得了Al2O3和Pt/SiO2/Si衬底上生长的Mn2.52-xCoxNi0.48O4 系列薄膜在400-1700nm 光波段的光学常数。 |
| 学科主题 | 红外基础研究 |
| 公开日期 | 2012-09-11 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/5160]  |
| 专题 | 上海技术物理研究所_上海技物所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 吴敬. Mn-Co-Ni-O过渡金属氧化物的电学、磁学及光学性质研究[D]. 中国科学院研究生院. 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：上海技术物理研究所
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