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工作室科研人员在PSCO铁磁薄膜研究方面取得重要进展

发布日期:2017/12/29 8:43:39
  

近日,我工作室井红梅和成晟在ACS Applied Materials & InterfacesIF=7.504在线发表题为“Formation of RuddlesdenPopper Faults and Their Effect on the Magnetic Properties in Pr0.5Sr0.5CoO3 Thin Films”的最新研究成果。研究了不同的激光脉冲生长频率对Pr0.5Sr0.5CoO3 (PSCO)铁磁薄膜显微结构和磁学性能的影响,并且进一步讨论了显微结构和磁学性能之间的密切关系。

  

该研究利用脉冲激光沉积技术在(001)取向的(La0.289Sr0.712)(Al0.633Ta0.356)O3单晶衬底上,不同脉冲频率3 Hz5 Hz下成功制备出了高度外延、结晶质量很好的PSCO薄膜。

PSCO薄膜的磁化强度M进行测量,发现两薄膜均在205 K附近发生了由顺磁(PM)到铁磁(FM)的相变。在10 K⁓205 K的温度区间内,3 Hz薄膜的磁化强度始终高于5 Hz薄膜的磁化强度。通过对两薄膜的磁滞回线进行研究,3 Hz薄膜具有相对较小的矫顽场(Hc) 3.69 kOe5 Hz薄膜的矫顽场为4.42 kOe);3 Hz薄膜具有相对较大的饱和磁化强度(Ms) 214.2 emu/cc5 Hz薄膜的饱和磁化强度为155.6 emu/cc)。

PSCO薄膜显微结构进行研究,3 Hz频率下生长的薄膜区域均匀,没有观察到明显的缺陷。5 Hz频率下生长的薄膜,PSCO/LSAT界面以上存在一个厚度大约为8 nm的缓冲层,该缓冲层内没有观察到缺陷;缓冲层以上出现了大量的Ruddleson–Popper (RP) 面缺陷。该面缺陷的分布面总是平行于PSCO薄膜的<100>PC晶面族;紧邻面缺陷两侧的Pr/Sr原子列存在Pr富集的现象。

经过讨论两薄膜显微结构和磁学性能之间的关系可以得出结论:磁学性能的差异是由于5 Hz薄膜中出现了大量的RP面缺陷;通过改变薄膜生长时的激光脉冲频率可以对其磁学性能和显微结构进行调控。

该研究成果具有重要的学术价值和潜在的应用价值,为后续Pr0.5Sr0.5CoO3-d薄膜以及其它薄膜材料的显微结构和物理性能的研究和应用打下了坚实的实验基础。

感谢国家自然科学基金(No. 51471169 and 51390472)和科技部973项目(No. 2015CB654903)对本研究工作的资助。

链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.7b16341

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