镧钙锰氧的庞磁电阻效应及其应用研究

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摘要：近年来，镧系钙钛矿型化合氧化物LaM0 (M=Cr、Mn等)作为一种新型功能陶瓷材料在半导体、铁电体、催化剂、超导体和发光材料等领域得到广泛的应用。本文首先从镧系钙钛矿型复合氧化物的研究过程入手，特别是La Ca MnO 做了详细、全面的阐述。然后，重点讨论了这类材料的晶体结构、电磁性能和导电机理。最后，讨论了磁电阻效应原理的应用。60655

毕业论文关键词：La Ca MnO ，磁致电阻，应用

Abstract：Inrecent years, the lanthanide perovskite composite oxide LaM0 (M = Cr, Mn), anew kind of functional ceramic material, has been widely used insemiconductors, ferroelectrics, catalysts, superconductors, luminescencematerials, and other fields. In this thesis, we first start with talkingabout the research process of perovskite type composite oxide, especially La1-xCaxMnO3.Then, the crystal structure, electromagnetic properties and electric conductionmechanism of the materials are mainly discussed. At last, we introduce theapplication of magneto-resistance materials.

Key words: La Ca MnO ，magnetoresistance， application

1 前言 3

1.1锰氧化物的早期研究3

1.2重获新生研究再次走上正轨4

1.3.研究工作面临的问题4

2 基本结构和物理性质4

2.1晶体结构4

2.2磁学性质6

2.3电学性质8

2.4导电原理9

2.5锰氧化物的相图13

3 La Ca MnO 多晶体的制备13

3．1固相法13

3．2溶胶凝胶法14

4 磁电阻效应在传感器中的应用15

4.1　超高密度磁记录读磁头和随机存储器15

4.2　角度和角速度传感器17

4.3　电流传感器17

5 结论18

6参考文献19

7致谢20

1 前言

最近，锰氧化物因为具有很强的磁电阻效应特性引起了科学家的关注,对该材料的研究不管在理论层面还是在实践应用中都重要的意义，在理论方面激起了广大科学研究者对磁阻效应，及其导电原理的探究。而在应用方面锰氧化物在磁场传感器文献综述、磁读出头、FRAM和场敏感器件应用取得了很好的效果。本章节我们将按照锰氧化物的发展时间顺序来对锰氧化物做一个简单的了解。

1.1锰氧化物的早期研究

1950年jonker和van santen等人对La R MnO ( R=Ca,Sr,Ba等)磁性方面做了特别细致的研究，这才掀开了锰氧化物研究的帷幕。最先得出的结论是当Ca,Sr,Ba,代替LaMnO 中的La时会出现铁磁性，近几年科学界在研究中发现该体系薄膜的巨磁电阻效应。Wolla和Koehler在1989年等在类钙钛矿型结构的铁磁性锰氧化Nd-Pd-Mn-O发现较大的负巨磁电阻存在。又相继在La-Ba-Mn-O[1],La-Ca-Mn-O[2],La-Sr-M-O[3]中发现类似的巨磁电阻效应。其中人们将磁电阻比

MR定义为MR= = 源]自-751-!论~文"网·www.751com.cn/

注为零场下的电阻，为磁场H下的电阻。中子散射实验证明La Ca MnO 中存在反铁磁相和铁磁相。并预言了该体系磁结构存在的可能性与此同时zener等人指出双交换作用引起了铁磁金属相。至此由于试验和理论的似乎都已完备，故而在很长一段时间内人们对锰氧化物的研究一度停滞。

1.2重获新生研究再次走上正轨

超大磁电阻效应对锰氧化物的研究复兴起到了大的推动作用，vonhelmolt等人在1993年La Ba MnO 发现了磁电阻效应。一年后jin 等又发现LaAlO 衬底上外延生长薄膜存在巨磁电阻效应最大,如图1.1所示6T,77K时MR高达127000％，源]自-751-!论~文"网·www.751com.cn/ 即使在处于室温下也有1300％变化。该体系的巨磁电阻效应远大于金属多层膜中的巨磁电阻效应，由于MR非常大,所以被称之为庞磁电阻效应(CMR)。巨大的磁电阻效应使锰氧化物在磁探测，磁记录、及传感器方面均具有广阔的应用前景，鼓舞了人们研究的热情。随着研究的升入人们在不断的试验中发现了此类材料具有场致金属。绝缘转变、电荷有序以及晶格畸变等多种物理现象，高温超导体的发现进一步推动了对强关作用的研究,掀起了研究这类材料的潮流,大批的物理研究工作者投身到研究中来。