Skip to main content
SUPERVISOR
Hossien Ahmadvand,Parviz Kameli
حسین احمدوند (استاد مشاور) پرویز کاملی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Elham Hosseini
الهام حسینی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Study of structural, magnetic, electrical and magnetoresistance properties of La0.4Pr0.3Ca0.3MnO3 thin films
In this thesis, structural, magnetic, electrical and magnetoresistance properties of thin films have been studied. The LPCMO bulk sample was prepared by solid-state method. Thin films grown on LaAlO 3 (100)(LAO), SrTiO 3 (100)(STO), (LaAlO 3 ) 0.3 (SrAl 0.5 Ta 0.5 O 3 ) 0.7 (LSAT)(100), LSAT(111) and NaGdO 3 (NGO)(100) substrates by pulsed laser deposition technique and the effect of pulse repetition rate, thickness and strain on the thin films was investigated. For LPCMO/LAO and LPCMO/STO pulse repetition rate of 3, 5 and 10 Hz were chosen. Measurements of resistance indicate that there is a dead layer in the LPCMO/LAO sample deposited by pulse repetition rate of 10 Hz. It is found that the in-plane compressive strain in LPCMO/LAO sample favors the ferromagnetic metallic phase by increasing the hopping amplitude between neighboring electrons, leading to the weakening of phase separation. On the other hand, the in plane tensile strain in LPCMO/STO increases the stability of long-range CO phase in a way that films on STO substrate keeps insulting in entire measuring temperature range even under 1 T magnetic field. In second part, the effect of pulse repetition rate of 3 and 10 Hz at LPCMO/LSAT(100) was investigated. Results show that these films are under in-plane tensile strain. Also the resistance increases and saturation magnetization decrease with lowering pulse repetition rate from 10 to 3 Hz. Moreover, RHEED patterns and AFM analyses show that film grown at pulse repetition rate of 3 Hz has layer growth mode. In order to understand the effects of substrate crystal orientation we choosed LSAT(111). The thin film was prepared at pulse repetition rate of 3 Hz and thickness of 20, 50 and 90 nm. Films resistivity is strongly enhanced when increasing film thickness. The large phase separation in resistance versus temperature in vicinity of IMT results in huge AMR of 148% in a film with thickness of 50 nm. In order to understand the effect of anisotropic epitaxial strain on LPCMO thin film, LPCMO films with three thickness of 20, 50 and 90 nm was prepared on NGO(100) substrate. A colossal anisotropic resistivity of 10 7 can be observed for thinner film. Also the LPCMO/NGO show a strip-like behavior which the sharp resistive jumps seen in the R(T) curve.
در این پایان نامه ویژگی های ساختاری، الکتریکی، مغناطیسی و مغناطومقاومت لایه های نازک منگنایت (LPCMO) مورد بررسی قرار گرفته شده است. نمونه ی بس بلور LPCMO جهت استفاده به عنوان هدف برای لایه نشانی، به روش حالت جامد تهیه شد. نتایج حاصل از پراش پرتوی ایکس نشان می دهند که نمونه تک فاز بوده و ساختار بلوری آن راست گوشه با گروه فضایی pnma است. لایه های نازک LPCMO بر روی زیرلایه های LaAlO 3 (100)(LAO)، SrTiO 3 (100)(STO)، (LaAlO 3 ) 0.3 (SrAl 0.5 Ta 0.5 O 3 ) 0.7 (LSAT)(100)، LSAT(111) و NaGdO 3 (NGO)(100) با استفاده از روش لیزر پالسی (PLD) ساخته شده است. در حین لایه نشانی بر روی زیرلایه های LAO، STO و LSAT(00) پارامتر نرخ تکرار پالس متغیر در نظر گرفته شد. ضخامت لایه ها به روش XRR برآورده شد. نتایج پراش پرتوی ایکس لایه ها نشان می دهد که رشد لایه ها به صورت هم بافت و تک محور است. هم چنین مشاهده شد که به لایه های LPCMO بر روی زیرلایه های LAO تنش تراکمی اعمال می شود، در حالی که لایه های رشد یافته بر روی زیرلایه های STO و LSAT تحت تنش کششی قرار گرفته اند. نمونه های STO در مقایسه با نمونه های LAO و LSAT(100) مقاومت بیش تری نشان دادند به طوری که در تمامی دماها رفتار عایق گونه نشان دادند. وجود پسماند حرارتی در رفتار مغناطش و مقاومت در نمونه های حجمی و لایه های نازک از نتایج بازر به دست آمده است که مرتبط با همزیستی فازها و گذار مرتبه ی اول است. در نمونه های LPCMO/LAO با افزایش نرخ تکرار پالس مقاومت نمونه افزایش یافته است که مرتبط با تشکیل لایه ی مرده است. اما در نمونه های LPCMO/LSAT با افزایش نرخ تکرار پالس مقاومت نمونه کاهش یافته است که مرتبط با نحوه ی رشد لایه ی نازک به صورت جزیره ای می باشد. نمونه هایی که تحت تنش کششی قرار گرفته اند مقاومت بیش تری از خود نشان دادند که علت آن تقویت اثر یان تلر و جایگزیدگی حامل های بار است. مقدار مغناطومقاومت ناهمسانگرد بیشینه نیز در نمونه های LPCMO/LSAT نسبت به نمونه های تحت تنش تراکمی بزرگ تر به دست آمد. با توجه به هدف اصلی خود که رسیدن به مقدار بیشینه ی بزرگ تر مغناطومقاومت ناهمسانگرد و رشد لایه ای است، مقدار نرخ تکرار پالس بهینه به بزرگی 3 هرتز انتخاب شد که در ادامه ی لایه نشانی بر روی زیرلایه های LSAT(111) و NGO(100) انتخاب و اثرات ضخامت بر روی خصوصیات الکتریکی و مغناطیسی لایه ها بررسی شد. جهت گیری بلوری متفاوت زیرلایه ی LSAT منجر به بروز خصوصیات متفاوت شد، به طوری که با افزایش ضخامت مقاومت نمونه های LPCMO/LSAT(111) نیز افزایش یافت. همچنین در رفتار مغناطیسی لایه های نازک مشاهده شد که با افزایش ضخامت نظم مغناطیسی لایه ها کاهش یافته است. علت آن می تواند مرتبط با وجود نقص های شبکه ای باشد و بازپخت حرارتی برای بررسی دقیق تر آن ها پیشنهاد می شود. مقدار مغناطومقاومت ناهمسانگرد بیشینه در این نمونه ها به بزرگی 148 درصد به دست آمد که بزرگ ترین مقدار گزارش شده است. در بررسی لایه های نازک LPCMO/NGO سه ضخامت متفاوت در نظر گرفته شد. خصوصیت متفاوت این لایه های نازک وجود تنش ناهمسانگرد در نمونه بود که منجر به تفاوت مقدار مقاومت بر حسب دما و مغناطش بر حسب میدان در دو راستای درون صفحه ای لایه ی نازک شد. تفاوت مقاومت در دو راستا با مفهوم مقاومت ناهمسانگرد بیان شد که مقدار 10 7 برای این پارامتر به دست آمد. در رفتار مقاومت بر حسب دما پرش هایی مشاهده شد که این رفتار مشابه با نوارهای باریک منگنایت ها است. هم چنین با افزایش ضخامت مقدار مقاومت لایه های نازک کاهش یافته است که بر اثر کاهش رفتار مغناطیسی عایق نظم اوربیتال بار با افزایش ضخامت است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی