La<,0.2>Sr<,0.8>MnO<,3>薄膜的制备及其Bolometer应用研究
利用超巨磁电阻(CMR)材料制作在室温下工作的高性能测辐射热仪是国际上CMR应用研究的一个重要方向，而能否制备具有室温Tc转变点的薄膜材料是其中的一个决定因素。本论文的主要工作就是利用脉冲激光沉积CMR薄膜。通过调整制膜工艺参数改善薄膜性质，最终制作测辐射热仪敏感元件。考虑到各种CMR薄膜的Tc转变点不同，因而用于测辐射热仪时工作温度不同的要求，自行设计了半导体恒温制冷控制电路，实现了超巨磁电阻材料薄膜作为温度敏感元件功能。
本实验小组张鹏翔、顾梅梅已研制了LaCaMnO3的Bolometer，本文拟开发另一种CMR材料LaSrMnO3。我们选用钙钛矿结构的LSMO多晶靶材，利用准分子激光真空镀膜技术，在LaAlO3平衬底上生长LSMO薄膜。经XRD测试分析，La0.8Sr0.2MnO3薄膜结构完整，无其他杂相，基本为外延生长。通过四线法测量其R-T曲线，得到薄膜M-I转变点最高为312K；电阻温度系数(TCR)为3～4％K-1，其对应的温度范围是264K～282K；且曲线光滑、TM-I转变区间较窄。把此薄膜作为测辐射热仪的辐射敏感元件，其性能有可能优于现有在室温下工作的VOx和α-Si半导体红外红外探测器，其TCR分别为2％K-1和2.8％K-1。实现了在室温下工作的超巨磁阻测辐射热仪的设计。
由于CMR材料在Tp附近电阻与温度成很好的线性关系，其电阻值随温度的改变而发生显著变化，它可以将热(温度)直接转换为电量。把自行研制的超巨磁电阻材料La0.8Sr0.2MnO3薄膜作为一性能优异的热敏电阻，设计了一自动恒温控制电路，采用半导体制冷器作为冷热源，成功实现了控温的功能。温控灵敏度与精度均比传统的机械式控温仪的要高。一般温控弛豫时间为5～30s、控温精度约为±0.5℃，而数显仪的温控弛豫时间为1～2min、精度为±1℃。并测量了在温控范围内薄膜电阻与温度的对应值，与R-T测量系统测出的R-T曲线相比较后，对其温度进行了标定及误差分析。
利用上述电路将温度控制在La0.8Sr0.2MnO3薄膜最佳工作温度点附近，使用He-Ne激光辐射源，器件对信号具有灵敏的响应。在单元器件的基础上，我们将La0.8Sr0.2MnO3薄膜光刻成15元的焦平面阵列，用现有的办法还没有测量到信号。最后对其结果进行了分析，并对器件性能进一步改进途径作出了探讨。
薄膜材料;超巨磁电阻;热敏电阻;真空镀膜技术
昆明理工大学
硕士
材料学
张鹏翔
2005
中文
TB43;TN305.8;TN37
76
2006-07-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）