Skip to main content
SUPERVISOR
Hossien Ahmadvand,Parviz Kameli
حسین احمدوند (استاد مشاور) پرویز کاملی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Anis Samali sibaki
انیس سمالی سیبکی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Anisotropic magnetoresistance in thin films of La0.67Ca0.33MnO3 (LCMO) manganite
In this thesis, structural, electrical, andmagnetic properties of bulk and thin film samples of La 0.67 Ca 0.33 MnO 3 (LCMO)manganite have been studied. The LCMO powder sample was prepared by sol-gelmethod and then sintered at 1350 ? C. Then thin films of LCMO weredeposited on SrTiO 3 (STO) and LaAlO 3 (LAO) substrates bypulsed laser deposition (PLD) technique. Deposition At two pressures of oxygen, 100 and 250 mTorr were performed. Film deposition was performed at three repetition rate of2, 5 and 10 Hz with the same thickness. After deposition, eachfilm was annealed for 15min, before being cooled to room temperature. Duringthis process, the O2 pressure was 400 Torr and the substrate temperature waskept at 500 ? C. The effects of strainand oxygen pressure on the magneto traort properties of (LCMO) thin filmshas been investigated. The x-ray diffraction data indicate that all the filmsare single phase with only two sharp diffraction peaks at around 2??23? and46?. Measurement of electrical resistance in terms of temperature,show that samples deposited in 100 mTorr Oxygen pressure has been insulated due to oxygen deficiency and weakening thedouble exchange interaction. To optimizethe oxygen content, all the films were annealed at 800?C under an O 2 flowfor 10h. The results of X-raydiffraction analysis and resistance versus temperature measurement of thesamples indicate that the strain applied to films is different in the sampleswith different substrate and repetition rate. The results of X-ray diffractionanalysis and quantitative calculation of the amount of strain indicate that,tensile strain is applied to films that are deposited on the STO substratewhile compressive strain is applied to films that are deposited on LAOsubstrate. In addition, it was observed that the amount of strain for films with different pulse repetition rate and samesubstrate is different. Decreasing repetition rateleading to increasing strain. So it was predicted that repetition ratehad an impact on the values of magnetoresistance (MR), anisotropic magnetoresistanc(AMR) and Insulator-metal transition temperature (T MI ). Also it wasobserved that, films under tensile strain Compared with films under compressivestrain have more intuitive changes in values of magneto traort propertiessuch as MR, AMR, T MI , T C and M s . In fact, the repetition rate changes the type of filmgrowth and grain size. So strain caused by differences in growth, leading tosignificant differences in values of MR, AMR, T MI , T C andM s . Keywords: Manganites, Thin film,Repetition rate, Magnetoresistance, Anisotropic magnetoresistance
در این پایان­نامه ویژگی­های ساختاری، الکتریکی ومغناطیسی لایه­های نازک منگنایت (LCMO) La 0.67 Ca 0.33 MnO 3 مورد بررسی قرارگرفته است. نمونه‌ی بس­بلور LCMO جهت استفاده به عنوان هدفبرای لایه­نشانی، به روش سل ژل تهیه و سپس در دمای 1350 درجه سانتی‌گراد کلوخهسازی شد. نتایج حاصل از پراش اشعه ایکس نشان داد که ساختار بلوری نمونه تک فاز ودارای شبکه راست­گوشه با گروه فضایی pnma است. ویژگی­های مغناطیسی نمونه­ی هدف LCMO توسط پذیرفتاریمغناطیسی متناوب موردبررسی قرار گرفت. اندازه­گیری­ها نشان دادند که در این نمونهیک گذار فاز پارامغناطیس-فرومغناطیس در حدود دمای 267 کلوین رخ می­دهد که با نتایجدیگران در توافق بود. لایه­نشانی منگنایت La 0.67 Ca 0.33 MnO 3 بر روی زیرلایه­های (LAO) (100) LaAlO 3 و (STO) (100) SrTiO 3 با استفاده از روش لیزر پالسی(PLD) صورت گرفت. در طی فرآیند لایه­نشانی اثر سهمتغیر1) جنس زیرلایه، 2) نرخ تکرار پالس و 3) فشار اکسیژن محفظه PLD، بر خواص لایه­هاینازک LCMO مد نظر قرارداشت. ضخامت سنجی لایه­های نازک به روش XRR انجام شد. نتایج نشان­دهنده ضخامت تقریبی100 نانومتر برای همه لایه­ها می­باشد. نتایج حاصل از پراش اشعه ایکس نشان می­دهدکه رشد لایه­ها به صورت هم­بافت و تک محور و در راستای محور C است. همچنین مشاهده شده است که به لایه­های LCMO بر روی زیر لایه­ی STO، تنش کششیاعمال می­شود، درحالیکه لایه­های رشد یافته روی زیر لایه­ی LAO تحت تنش تراکمی قرار دارند. از طرفی مشاهدهشد که کاهش نرخ تکرار پالس منجر به افزایش تنش در لایه­های نازک شده است، اما اینافزایش در لایه­ها با زیرلایه­ی STO، به مراتب محسوس­تر بوده است. اندازه­گیریمقاومت الکتریکی لایه­های نازکی که تحت فشار اکسیژن mTorr250 لایه­نشانی شدند علاوه بر وجود گذارعایق-فلز در همه لایه­ها، نشان دهنده کاهش دمای گذار با کاهش نرخ تکرار پالس است.مشاهده این رفتار در لایه­های تحت تنش کششی (نسبت به لایه­های تحت تنش تراکمی)محسوس­تر است. هدف اصلی این پایان­نامه مطالعه پدیده مغناطومقاومت ناهمسانگرد(وابستگی مقاومت الکتریکی به زاویه بین راستای میدان مغناطیسی و جهت جریانالکتریکی) بوده است. طبق نتایج حاصل از این اندازه­گیری، در همه­ی لایه­های نازکیکه تحت فشار اکسیژن mTorr250 لایه­نشانیشدند، یک مغناطومقاومت­ناهمسانگرد منفی و یک مغناطومقاومت مثبت مشاهده می­شود.همچنین، با تغییر نرخ تکرار پالس، تنش اعمالی به لایه تغییر کرده و مقدار مغناطومقاومت­ناهمسانگردو مغناطومقاومت نیز مطابق با میزان و نوع تنش اعمالی، دستخوش تغییر شده است. برخلاف دمای گذار عایق-فلز که در نمونه­های تحت تنش تراکمی با تغییر نرخ تکرار پالس،تغییر محسوسی نشان نمی­داد، مقادیر مغناطومقاومت­ناهمسانگرد و مغناطومقاومت نسبتبه تغییر نرخ تکرار پالس تغییرات محسوسی را نشان دادند. علت این امر را با توجهتصاویر AFM گرفته شده ازسطح لایه­ها، می­توان به تاثیر نرخ تکرار پالس بر چیدمان دانه­ها در زمان لایه­نشانیوتغییرات تنش نسبت داد. در ادامه این کار تجربی، اندازه­گیری مقاومت الکتریکی لایه­هاینازکی که تحت فشار اکسیژن mTorr100 لایه­نشانی شدند نشان می­دهد که با کاهشدما و حتی اعمال میدان مغناطیسی هیچ گذار عایق-فلزی در نمونه­ها رخ نمی­دهد. علتاین امر کمبود اکسیژن در پیوند­های Mn-O-Mn و در نتیجه تضعیف بر­همکنش تبادلی دوگانه درساختار لایه­هاست. برای جبران کمبود اکسیژن، لایه­های نازک در حضور شار اکسیژن تادمای 800 درجه سانتی­گراد بازپخت شدند. نتایج حاصل از اندازه­گیری مقاومت الکتریکینشان می­دهد که بازپخت هیچ تاثیری بر نمونه­های تحت تراکمی نداشته است درحالیکه درنمونه­های تحت تنش کششی منجر به جبران کمبود اکسیژن و گذار عایق-فلز در نمونه­هاشده است. همچنین مشاهده شده است که مقدار دمای گذار در لایه با تنش کششی بزرگ­تر،کم­تر است. کلمات کلیدی: 1- منگنایت­ها2- لایه­نشانی به روش لیزرپالسی3- تنش4- نرخ تکرار پالس5- مغناطومقاومت ناهمسانگرد.

تحت نظارت وف ایرانی