[发明专利]一种低场超大磁致电阻锰氧化物外延膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低场超大磁致电阻；特别涉及一种低场超大磁致电阻锰氧化物外延膜及其制备方法。

背景技术

掺杂的钙钛矿结构锰氧化物是一种重要的电子强关联系统，具有新颖的电子-自旋输运特性。由于它们在居里温度T_C附近具有显著的磁致电阻效应，这一奇特的性能使得它们在磁电子学器件领域具有深广的潜在应用价值。然而，锰氧化物外延薄膜在现阶段的使用中还存在以下两个缺点：

一方面，这类锰氧化物薄膜只有在很高的磁场下才能显示出磁致电阻效应(这里磁电阻定义为MR＝[ρ(0)-ρ(H)]/ρ(0)，其中，ρ(0)和ρ(H)分别是零场下和磁场条件下的电阻率)，这样的性能根本无法满足实际器件应用之需求。例如1994年在美国《应用物理快报》杂志第65卷第2108页到2110页(APL 65，2108(1994))的文献中所描述的，对于典型的钙钛矿锰氧化物La_1-xSr_xMnO₃外延薄膜，在5特斯拉的外加强磁场下，在居里温度附近，它的磁致电阻率最高也只有60％。这样的性能和实际器件需求相差甚远。不过这一缺点在基态为电荷有序的锰氧化物中有所改进，例如1997年在美国《物理评论B》杂志第56卷第13666页到13668页(PRB 56，13666(1997))的文献中报道的，Pr_0.65Ba_0.05Ca_0.3Mn_3-δ外延薄膜，在0.5特斯拉的外加磁场下，它的磁致电阻率最高可以达到99％。但是这种氧化物外延膜的基态为电荷有序相，并且如下文所述，它的磁致电阻效应对温度有很强的依赖性。

另一方面，这类锰氧化物中的磁致电阻效应表现出很强的温度敏感性；也就是在极有限的温度区间可能会表现出较大的磁致电阻效应，随着温度升高或者降低，这种磁致电阻效应会迅速减小直到为零。例如，对于上述的标准铁磁基态的锰氧化物La_1-xSr_xMnO₃薄膜，它的磁致电阻只在远低于他居里温度的大约200K-250K范围内高于50％。而对上述Pr_0.65Ba_0.05Ca_0.3Mn_3-δ薄膜，虽然他的磁致电阻最大可以达到99％，但是当温度升至150K以上时，磁致电阻率会迅速减小，直至消失。这类薄膜的磁致电阻效应对温度的敏感性是制约其实际应用的另一个关键因素。

因此，提高巨磁阻锰氧化物薄膜本身的低场磁致电阻和降低其对温度的敏感性是科研技术人员面临的两个最为关键的问题，而解决这个问题的最终目的就是要获得低场下足够大的磁致电阻及其温度稳定性较好的锰氧化物薄膜。因此，寻求新的解决这两个问题的办法对于实现以掺杂的钙钛矿锰氧化物为基的磁电子器件的应用具有极其重要的现实意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为克服现有技术的不足；提高铁磁基态锰氧化物外延薄膜的低场磁致电阻和降低其对温度的敏感性，本发明提供一种低场超大磁致电阻锰氧化物外延膜及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低场超大磁致电阻锰氧化物外延膜，包括La_0.67Ca_0.33MnO₃外延膜和NdGaO₃单晶基片，其特征在于：在边长为3-5mm，厚度为0.3-0.5mm的NdGaO₃单晶基片的(001)取向上是一层厚度为4-70nm的La_0.67Ca_0.33MnO₃外延膜。

如上所述的一种低场超大磁致电阻锰氧化物外延膜的制备方法，其特征在于：

(1)选用传统固相反应法制备出的La_0.67Ca_0.33MnO₃多晶做靶材；

(2)选择单晶基片NdGaO₃；

(3)利用激光脉冲沉积系统在NdGaO₃单晶基片上面生长外延的La_0.67Ca_0.33MnO₃薄膜；

(4)将原位制得的La_0.67Ca_0.33MnO₃/NdGaO₃异质膜置于管式炉中进行退火处理。