摘 要

现代计算机技术的不断发展，对高灵敏度传感器，大容量磁盘及高密度读写磁头的要求越来越高，因此寻找一种新型的磁性材料已满足这些要求，成为了迫切需要解决的问题。钙钛矿锰氧化物材料具有十分优异的磁电阻现象，是一种较好的磁性材料。然而，钙钛矿锰氧化物磁电阻效应只在居里温度附近以及较高的外加磁场下才能观测到，这限制了该类材料的进一步应用。为了研究清楚钙钛矿锰氧化物磁电阻的的影响因素并改善其磁电阻效应，我们用了高压退火的方法来处理La_2/3Sr_1/3MnO₃这一典型的钙钛矿锰氧化物。在高压退火处理后，LSMO中晶粒间间距缩小，交换作用变强，这可以很好的解释高压退火的LSMO样品中磁电阻效应的增强现象。

本论文对钙钛矿锰氧化物磁电阻效应的研究包括以下几个部分：

1、介绍巨磁电阻研究历史及原理，并介绍了巨磁电阻的应用。

2、介绍了钙钛矿锰氧化物历史、晶体结构其中涉及到的一些理论。

3、用溶胶凝胶法制备了块状钙钛矿锰氧化物样品。

4、将样品分为两份，对其中一份进行高压退火处理。

5、测量两份样品的磁电阻，并表征了两份样品的晶体结构。

6、实验结果制图并说明现象。

7、解释磁电阻效应的增强现象及背后的物理意义。

关键词：钙钛矿锰氧化物 溶胶凝胶法 巨磁电阻效应 高压退火

Polycrystalline Perovskite Manganese Oxide Magnetoresistance Material Genes and Their Performance Regulation

Abstract

With the continuous development of modern computer technology, the requirements for high-sensitivity sensors, large-capacity disks, and high-density read/write heads are getting higher and higher. Therefore, finding a new type of magnetic material has met these requirements and has become an urgent problem to be solved. Perovskite manganese oxide has a very excellent magnetoresistance and is a good magnetic material. However, the perovskite manganese oxide magnetoresistance effect can only be observed near the Curie temperature and a high applied magnetic field, which limits the further application of this type of material.In order to study the effects of perovskite manganese oxide materials factors and improve its magnetoresistance effect, we used a high-pressure annealing method to treat La_2/3Sr_1/3MnO₃, a typical perovskite manganese oxide, in the annealing process. After high-pressure annealing, the intergranular spacing in LSMO decreases and the exchange interaction becomes stronger, which can explain the enhancement of the magnetoresistance effect in the high-pressure annealed LSMO sample.

The study on the magnetoresistance of perovskite manganese oxides in this dissertation includes the following parts:

1. Introduce the research history and principle of giant magnetoresistance and introduce the application of giant magnetoresistance.
2. Introduce some theories involved in the history and crystal structure of perovskite manganese oxides.
3. Prepare bulky perovskite manganese oxide samples by sol-gel method.
4. Divide the sample into two and one of them is subjected to high pressure annealing.
5. Measure the magnetoresistance of both samples and characterize the crystal structure of both samples.
6. Chart experiment results and explain the phenomenon.
7. Explain the phenomenon of magnetoresistance and its physical significance.

Key Words：Perovskite manganese oxide；Sol gel method；Giant magnetoresistance effect；High pressure annealing

目 录

摘要 Ⅱ

Abstract Ⅲ

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2巨磁电阻效应 2

1.2.1巨磁电阻效应原理 2

1.2.2巨磁电阻效应在生活中的应用 4

1.3钙钛矿锰氧化物磁电阻 5

1.3.1钙钛矿锰氧化物磁电阻的研究历史 5

1.3.2钙钛矿锰氧化物晶体结构 5

1.3.3钙钛矿锰氧化物涉及到的一些理论 6

1.3.4钙钛矿锰氧化物的磁电阻 7

1.4材料基因 8

1.4.1材料基因组的概念 8

1.4.2材料基因组的发展现状与趋势 8

1.5高压退火 9

第二章 实验制备及性能表征 10

2.1样品的制备 10

2.2高压退火 10

2.3样品的表征方法 11

2.4样品的测试 11

第三章 高压退火对多晶LSMO磁电阻的调控 13

3.1高压退火对多晶LSMO磁电阻的影响 13

3.2实验流程 13

3.2.1溶胶凝胶法制备块状钙钛矿锰氧化物 13

3.2.2高压退火 14

3.2.3样品表征及测试 14

3.3结果与讨论 15

3.3.1 XRD衍射图 15

3.3.2磁滞回线 15

3.3.3磁化强度-温度曲线 16

3.3.4磁电阻-磁场关系曲线 17

3.3.5电阻率-温度关系曲线 18

结语 19

参考文献 20

致谢 23

第一章 绪论

1.1引言

随着21世纪的到来，物联网与互联网进入了飞速发展阶段，对人类社会的影响是空前巨大的，而物联网与互联网的高速发展，意味着对大容量读写设备、传感器以及其他磁性电子器件等提出了更高的要求。过去，传统半导体霍尔效应器件常被应用到磁性设备中，但是随着对磁性设备更高要求的提出，该类器件已经无法再满足要求。因此，研究开发一种新型的磁性材料来使得计算机，传感器等行业持续发展，成为了迫切需要解决的问题。

磁电阻效应（MR）是指材料在施加外加磁场后，材料的电阻值会随之发生变化的现象。该现象最早于1856年，被英国科学家Thomson所发现。随着研究的不断进行，越来越多的物质都被发现具有磁电阻效应，但是其电阻变化率通常都较低，并不具有应用的价值。1988年研究Fe/Cr多层膜时，Fert研究小组[1]发现了变化率超过50%的磁电阻效应，由于其巨大的电阻变化率，这种现象被命名为巨磁电阻效应（GMR）。GMR材料制成的磁性设备由于具有高灵敏度、小体积、高稳定性、低功耗等特点，因而引起了极大关注，日益成为各国科学家研究的热点。发展至现在，GMR材料在高密度读写磁头、传感器、随机存储器等行业具有着重要的地位，有着十分广阔的应用。

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