CN102101793B - 具有可调节电荷轨道有序特性的锰氧化物薄膜 - Google Patents

Abstract

一种在(001)取向钙钛矿锰氧化物薄膜中获得可调节的电荷轨道有序特性的新方法和用途。以具有良好反压电性能的(001)取向PMN-PT单晶材料为衬底，衬底和钙钛矿锰氧化物的晶格失配控制在1％到3％以保证薄膜外延生长的同时具有大的面内拉伸应变从而诱导产生电荷轨道有序转变。该薄膜的化学通式为：Re_1-xAe_xMnO₃；其中x＝0-1，Re为La、Ce、Pr、Eu、Ho、Nd、Sm之一或者两种以上的任意组合，Ae为Ca、Sr、Ba、Ce、Sn、Y、Hf之一或者两种以上的任意组合。更进一步地，在衬底上施加偏置电场可调节薄膜中电荷轨道有序相的状态，进而调控薄膜的磁电阻。

Description

具有可调节电荷轨道有序特性的锰氧化物薄膜

技术领域

本发明涉及一种具有可调节的电荷轨道有序特性的(001)取向锰氧化物薄膜。

本发明还涉及上述具有可调节的电荷轨道有序特性的锰氧化物薄膜的制备方法。

本发明还涉及上述具有可调节的电荷轨道有序特性的锰氧化物薄膜的应用。

背景技术

为有助于理解本发明，下面定义了一些术语。本发明定义的术语具有本发明相关领域的普通技术人员通常理解的含义。

除非另外说明，本发明所用的术语“电荷轨道有序”是指材料中不同带电阳离子以及电子的不同轨道占据态在特定晶格位置上的周期性排列。

除非另外说明，本发明所用的术语“Jahn-Teller畸变”是指锰氧化物中，由于Mn³⁺离子的e_g能级上只有一个电子，少于e_g能级的两重简并度，晶体的MnO₆八面体发生局域的晶格扭曲，使对称性下降，轨道进一步劈裂从而解除简并，以降低体系的自由能。美国科学家H.A.Jahn和E.Teller在1937年首次报导这种效应，故简称Jahn-Teller效应，也称Jahn-Teller畸变。

基于电荷、轨道、自旋以及晶格等多种自由度之间强烈的耦合作用，钙钛矿锰氧化物Re_1-xAe_xMnO₃(Re＝La、Ce、Pr、Eu、Ho、Nd、Sm，Ae＝Ca、Sr、Ba、Ce、Sn、Y、Hf等)拥有复杂的电磁和结构相图以及各种有趣的物理现象，如庞磁电阻效应、电荷、自旋、轨道有序现象、Jahn-Teller畸变、金属绝缘体相变、相分离等，涉及到凝聚态物理学的许多基本问题。电荷轨道有序现象是这其中最有趣、最重要的现象之一。在电荷轨道有序相变发生时，材料的性质如电阻、磁化率、晶格常数、比热等都会发生强烈变化。电荷轨道有序态对多种影响因素敏感，例如，原子掺杂、外加磁场、电场、氧同位素替代等均能破坏电荷轨道有序态。因此电荷轨道有序现象在研制可控性多功能微电子器件方面具有广阔的应用前景。

在锰氧化物薄膜中实现电荷轨道有序转变是进行器件应用研究的第一步。然而，由于衬底对薄膜的晶格固定作用，(001)取向的锰氧化物薄膜在轨道有序平面内的晶格畸变受到限制，抑制了电荷轨道有序的出现，因此这方面的努力大部分并不成功。最近研究发现，当选择(110)取向的钛酸锶(SrTiO₃)或铝酸锶钽镧((LaAlO₃)_0.3-(SrAl_0.5Ta_0.5O₃)_0.7)等单晶作为衬底，生长晶格失配小于1％的锰氧化物薄膜时，会在低温产生类似于块材的电荷轨道有序转变现象。在这类体系中，生长的(110)取向薄膜出现各向异性应变，打破了四方对称性，允许轨道有序平面内晶格发生正交畸变，从而在低温发生Jahn-Teller畸变形成电荷轨道有序。研究还发现磁场会部分融化有序态，在轨道有序转变点附近造成电阻下降，出现磁电阻。例如10T磁场下在电荷轨道有序转变温度位于265K的(110)取向Bi_0.4Ca_0.6MnO₃薄膜中观察到～20％的磁电阻。

获得低温下电荷轨道有序转变导致的磁电阻的同时，能方便地通过多种外场扰动手段调节有序态以及磁电阻是在多功能微电子器件研究上真正应用电荷轨道有序现象的必要条件。然而，要做到无损伤、可逆等要求，目前主要还是利用外加高磁场，这对于实际应用很不利。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有可调节的电荷轨道有序特性的(001)取向锰氧化物薄膜。

本发明的又一目的是提供制备上述具有可调节的电荷轨道有序特性的(001)取向锰氧化物薄膜的方法。

为实现上述目的，本发明提供的具有可调节的电荷轨道有序特性的(001)取向锰氧化物薄膜，以具有良好反压电性能的(001)取向(1-x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-xPbTiO₃(其中0≤x≤0.4)单晶材料(简称PMN-PT)为衬底，在该衬底上生长钙钛矿锰氧化物薄膜；且，该衬底与生长的钙钛矿锰氧化物晶格失配度为1-3％；该钙钛矿锰氧化物的化学通式为：

Re_1-xAe_xMnO₃

其中x＝0-1；

Re为La、Ce、Pr、Eu、Ho、Nd、Sm之一或者两种以上的任意组合；Ae为Ca、Sr、Ba、Ce、Sn、Y、Hf之一或者两种以上的任意组合。

所述具有可调节的电荷轨道有序特性的(001)取向锰氧化物薄膜中，Re的原材料为Re的氧化物或其碳酸盐、Ae的原材料为Ae的氧化物或其碳酸盐、Mn的原材料为Mn的氧化物或其碳酸盐，原材料的纯度大于99wt％。

本发明提供的制备上述具有可调节的电荷轨道有序特性的(001)取向锰氧化物薄膜的方法，主要步骤为：

1)将原料均匀混合，在700-1000℃预烧5-15小时，使碳酸盐完全分解；

2)步骤1所得产物研磨后在900-1200℃煅烧24-48小时，冷却至室温后；

3)步骤2所得产物进行研磨，在1000-1350℃烧结24-48小时后获得所需靶材；

4)选择与要生长的锰氧化物晶格失配度为1-3％，并且具有良好反压电性能的(001)取向铁电单晶材料为衬底，以保证锰氧化物薄膜外延生长的同时在面内具有大的拉伸应变；将步骤3的靶材以及衬底装入脉冲激光沉积系统，抽真空至小于1×10^-3Pa，衬底加热至600-900℃，充入氧气至10^-2Pa-100Pa，采用脉冲激光沉积技术在衬底上生长钙钛矿锰氧化物薄膜；

5)将步骤4制备出的薄膜在0.1-1个大气压的氧气气氛下于600-900℃退火，冷却到室温以保证锰氧化物薄膜的化学配比防止欠氧的发生；

6)在步骤5中制备的锰氧化物薄膜表面和衬底背面分别蒸镀上金属电极，制备得到(001)取向的具有可调节的电荷轨道有序特性的锰氧化物薄膜。

所述的方法中，步骤4中的衬底为(001)取向的(1-x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-xPbTiO₃(简称PMN-PT)，其中0≤x≤0.4。

所述的方法中，步骤4中激光能量为50-800mJ，脉冲频率为1-12赫兹；腔体内衬底和靶材之间的距离1-8cm；薄膜沉积温度600-900℃。

所述的方法中，步骤5中退火时间为1-180分钟。

所述的方法中，步骤6中的金属电极为金、银或铂。

本发明的具有可调节的电荷轨道有序特性的锰氧化物薄膜可以应用于低温电场调控磁电阻器件。本发明通过选择合适的衬底在(001)取向的薄膜中获得了具有大的拉伸应变，这种极大的面内拉伸应变诱导薄膜出现电荷轨道有序转变。同时利用衬底良好的反压电特性，在衬底上施加偏置电场产生面内收缩应变，改变薄膜的应变程度，进而改变薄膜中电荷轨道有序相的状态。通过控制偏置电场的大小，可以方便地调节电荷轨道有序相，进而调控薄膜的电阻和磁电阻，满足实际应用的需要。

本发明的优点在于：

通常地，电荷轨道有序转变只在锰氧化物块材或非(001)取向的锰氧化物薄膜中出现。本发明提出仅通过控制衬底和锰氧化物之间的晶格失配度提供适当的面内拉伸应变，即可在(001)方向外延生长的薄膜中获得电荷轨道有序转变；通过控制衬底上偏置电场的大小调节锰氧化物薄膜的电荷轨道有序度进而调控薄膜的电阻和磁电阻，具有工艺简单、重复性好、低功耗、方便易操作等特点，有利于器件应用。

附图说明

图1a示出La_7/8Sr_1/8MnO₃/PMN-PT薄膜在室温下采集的XRD谱线，其中的插图是(002)峰附近的放大图。

图1b示出La_7/8Sr_1/8MnO₃/SrTiO₃在室温下采集的XRD谱线。

图2a示出La_7/8Sr_1/8MnO₃薄膜在0.05T磁场下的热磁曲线。

图2b示出La_7/8Sr_1/8MnO₃薄膜的电阻率-温度关系。

图3a示出La_7/8Sr_1/8MnO₃/PMN-PT样品在零场和5T磁场下以及20KV/cm偏置电场下的电阻率-温度关系。

图3b给出La_7/8Sr_1/8MnO₃/PMN-PT样品在单独加磁场(5T)以及同时加偏置电场(E＝20KV/cm)和磁场(μ₀H＝5T)情况下的电阻变化(dR＝(R(0，0)-R(E，H))/R(0，0))和温度的关系。

图4a给出La_7/8Sr_1/8MnO₃/PMN-PT样品外加偏置电场E分别为0和20KV/cm时5T磁场下的磁电阻(MR(E)＝(R(E，0)-R(E，H))/R(E，0))-温度关系。

图4b给出20KV/cm偏置电场下磁电阻变化((MR(0)-MR(E))/MR(0))随温度的关系。

具体实施方式

本发明通过控制衬底和锰氧化物之间的晶格失配度提供适当的面内拉伸应变，即可在(001)方向外延生长的薄膜中获得电荷轨道有序转变；通过控制衬底上偏置电场的大小，可以有目的地调节锰氧化物薄膜的电荷轨道有序相，进而调控薄膜的电阻和磁电阻，

本发明通过选择合适的衬底获得具有大的拉伸应变的锰氧化物薄膜。这种极大的面内拉伸应变使得锰氧八面体在面内被拉伸，同时在垂直于面内的方向被极大压缩。晶格的大的畸变增加了Jahn-Teller畸变的形成能，使得电荷更容易被束缚在局域范围内，从而变诱导薄膜出现电荷轨道有序转变。利用衬底良好的反压电特性，施加偏置电场在衬底中产生面内收缩应变，改变薄膜的应变程度，进而改变薄膜中电荷轨道有序相的状态。通过控制偏置电场的大小，可以有目的地调节薄膜的电荷轨道有序相，进而调控薄膜的电阻和磁电阻，满足实际应用的需要。

本发明在钙钛矿锰氧化物(001)取向薄膜中获得电荷轨道有序转变并通过衬底施加偏置电压调节电荷轨道有序及磁电阻的过程和方法，包括下述步骤：

1、具有钙钛矿结构的锰氧化物的化学通式为：Re_1-xAe_xMnO₃，其中x＝0-1。Re为为一种或者一种以上的下述稀土元素的任意组合：La、Ce、Pr、Eu、Ho、Nd、Sm；Ae为一种或者一种以上的下述元素的任意组合：Ca、Sr、Ba、Ce、Sn、Y、Hf。将上述钙钛矿结构的锰氧化物生长在具有良好反压电性能的衬底上。

2、按Re_1-xAe_xMnO₃化学式配料，原材料为Re的氧化物或其碳酸盐、Ae的氧化物或其碳酸盐、Mn的氧化物或其碳酸盐，原材料的纯度大于99wt％。

3、将步骤2中配制好的原料进行充分研磨使其均匀混合。然后将上述粉末置于马弗炉内，在700-1000℃第一次预烧5-15小时，使碳酸盐完全分解。所得产物经充分研磨后在900-1200℃煅烧24-48小时，冷却至室温后，进行第三次充分研磨，加压成型，在1000-1350℃烧结24-48小时后获得所需靶材。

4、选择与要生长的锰氧化物晶格失配度合适(～1％-3％)，并且具有良好反压电性能的单晶材料(1-x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-xPbTiO₃(简称PMN-PT，其中0≤x≤0.4)作为衬底。所选择衬底和钙钛矿锰氧化物块材的晶格失配控制在1％到3％以保证锰氧化物薄膜外延生长的同时在面内具有大的拉伸应变。将步骤3烧结好的靶材以及选好的(001)取向的铁电单晶衬底装入脉冲激光沉积系统，抽真空至小于1×10^-3Pa，然后衬底加热至600-900℃。充入高纯氧气(纯度大于99.9％)至一定气压(10^-2Pa-100Pa)，开启脉冲激光，采用脉冲激光沉积技术在衬底上生长钙钛矿锰氧化物薄膜。激光能量50-800mJ，脉冲频率1-12赫兹。腔体内衬底和靶之间的距离1-8cm。薄膜沉积温度600-900摄氏度。

5、将步骤4中制备出的薄膜在一个大气压左右(0.1-1个大气压)的氧气氛下600-900℃左右退火1-180分钟之后冷却到室温以保证薄膜的化学配比防止欠氧的发生。锰氧化物块材和衬底之间的晶格失配使得薄膜在面内具有大的拉伸应变。这种极大的面内拉伸应变使得锰氧八面体在面内被拉伸，同时在垂直于面内的方向被极大压缩。晶格的大的畸变增加了Jahn-Teller畸变的形成能，使得电荷更容易被束缚在局域范围内，从而导致电荷轨道有序出现。

6、将步骤5中制备出的薄膜表面和衬底背面分别蒸镀上金属电极(金，银或者铂)。在上下电极之间加上偏置电压，在衬底中形成偏置电场。由于衬底的反压电特性，在衬底上施加的偏置电场在衬底中产生面内收缩应变，从而改变薄膜的应变程度，进而改变薄膜中电荷轨道有序相的状态。通过控制偏置电场的大小，可以有目的地调节电荷轨道有序相，进而调控薄膜的电阻和磁电阻，满足实际应用的需要。

本发明研究发现，选择具有良好反压电特性的铁电单晶材料(1-x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-xPbTiO₃(简称PMN-PT，其中0≤x≤0.4)作为衬底，在其上外延生长的(001)取向的锰氧化物薄膜在低温出现与块材类似的电荷轨道有序转变。实验发现由于衬底和薄膜之间较大的晶格失配，造成外延薄膜中出现极大的面内拉伸应变。这种极大的面内拉伸应变使得锰氧八面体在面内被拉伸，同时在垂直于面内的方向被极大压缩。晶格的大的畸变增加了Jahn-Teller畸变的形成能，使得电荷更容易被束缚在局域范围内，从而导致电荷轨道有序出现。更重要的是，利用衬底材料优良的反压电特性，可在衬底上施加偏置电场使得衬底产生面内收缩应变，这个应变直接传输到上面外延的薄膜中改变薄膜里的应变程度，调节电荷轨道有序相的状态。这一过程完全可逆，当撤去电场时，外延薄膜完全回到未加电场的状态。研究表明，通过调节偏置电场的大小可以控制电荷轨道有序态的变化进而调控薄膜的电阻和磁电阻，满足实际应用的需要。

实施例

在(001)取向PMN-PT(0.7Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.3PbTiO₃)衬底上生长10nm厚度的La_7/8Sr_1/8MnO₃薄膜获得电荷轨道有序转变，通过施加偏置电场调节电荷轨道有序相和磁电阻效应。

为了充分说明大的拉伸应变对电荷轨道有序转变的诱导作用，本发明实例同时给出了(001)取向的SrTiO₃单晶衬底上沉积的10nm La_7/8Sr_1/8MnO₃(LSMO)薄膜的测量结果，La_7/8Sr_1/8MnO₃与SrTiO₃之间晶格失配为～0.2％.为了确保相同的实验条件，SrTiO₃和PMN-PT衬底固定在加热盘上相邻区域，并且在同一次沉积实验中生长相同厚度的La_7/8Sr_1/8MnO₃薄膜。

1)将稀土氧化物La₂O₃，碱土金属碳酸盐SrCO₃和MnCO₃按化学式La_7/8Sr_1/8MnO₃的化学计量比进行配料，La₂O₃的纯度为99.99％，SrCO₃和MnCO₃的纯度为99％。

2)将步骤1中配制好的原料进行充分研磨使其均匀混合。然后将上述粉末置于马弗炉内，在900℃第一次预烧10小时，使碳酸盐完全分解。所得产物经充分研磨后在1200℃煅烧30小时，冷却至室温后，进行第三次充分研磨，加压成型，在1350℃烧结36小时后获得La_7/8Sr_1/8MnO₃靶材。

3)选择(001)取向的铁电PMN-PT为衬底，它具有优良的反压电性能并且和La_7/8Sr_1/8MnO₃的晶格失配为～-2.6％，沉积前(001)-PMN-PT和(001)-SrTiO₃衬底首先经丙酮和酒精超声清洗去除表面的油污，之后用酒精冲洗干净后，固定在加热盘上的相邻位置。

4)将步骤2烧结好的靶材以及步骤3中的载有衬底的加热盘装入脉冲激光沉积系统，抽真空至5×10^-4Pa，然后衬底加热至700℃。充入高纯氧气(纯度为99.999％)至100Pa，开启脉冲激光，采用脉冲激光沉积技术(参考文献：Pulsed Laser Deposition of Thin Films，edited by Douglas B.Chrisey and Graham K.Hubler，John Wiley & Sons，1994.)在衬底上直接生长钙钛矿锰氧化物薄膜。激光能量200mJ，脉冲频率1赫兹，腔体内衬底和靶之间的距离4.5cm，薄膜沉积温度700摄氏度。薄膜沉积厚度为10nm。

5)将步骤4中制备出的薄膜原位在一个大气压的氧气氛下700℃退火10分钟之后冷却到室温以保证薄膜的化学配比防止欠氧的发生。

6)将步骤5中制备出的La_7/8Sr_1/8MnO₃/PMN-PT薄膜表面和PMN-PT衬底背面分别蒸镀上金电极，以方便在PMN-PT上施加偏置电场。

利用Cu靶X射线衍射仪(Rigaku公司生产，型号：RINT2400)测定了样品在室温下X射线衍射(XRD)谱线，图1a示出La_7/8Sr_1/8MnO₃/PMN-PT薄膜在室温下采集的XRD谱线，其中的插图是(002)峰附近的放大图。可以看出薄膜样品室温下为(001)取向的钙钛矿结构单一相。由于样品厚度很薄，La_7/8Sr_1/8MnO₃的信号较弱。由衍射峰位可以计算出样品的晶胞参数c＝0.3851nm，与La_7/8Sr_1/8MnO₃块材的晶胞参数相比较，进一步可得到样品面内的拉伸应变约为1.59％。图1b示出La_7/8Sr_1/8MnO₃/SrTiO₃在室温下采集的XRD谱线。可以看出，由于晶格失配很小，La_7/8Sr_1/8MnO₃的衍射峰基本和SrTiO₃衬底的信号重叠，表明很好的(001)方向共格生长并且面内压缩应变很小～-0.2％。

在超导量子干涉磁强计(SQUID，商品名：超导量子干涉磁强计，厂商名：Quantum Design，USA，商品型号：MPMS-7)上测定了样品在不同磁场下热磁曲线以及电阻率对温度的变化关系。图2a示出La_7/8Sr_1/8MnO₃薄膜在0.05T磁场下的热磁曲线。可以看出La_7/8Sr_1/8MnO₃/PMN-PT样品的居里温度T_C(本项发明中T_C定义为0.05T磁场下磁化曲线斜率最大值所对应的温度)出现在220K，而La_7/8Sr_1/8MnO₃/SrTiO₃的T_C在290K。La_7/8Sr_1/8MnO₃/PMN-PT样品中强烈的拉伸应变使得Jahn-Teller畸变增强，抑制了双交换作用，造成相对较低的居里温度。图2b示出La_7/8Sr_1/8MnO₃薄膜的电阻率-温度关系。可以看到，对于La_7/8Sr_1/8MnO₃/SrTiO₃(001)薄膜样品，由于(001)SrTiO₃对薄膜的面内固定作用使得薄膜只能允许四方晶格畸变，抑制了Jahn-Teller效应的发生，导致原来La_7/8Sr_1/8MnO₃块材在T_C以下低温区域具有的电荷轨道有序转变消失了，样品电阻行为完全为金属特性。相反，由于La_7/8Sr_1/8MnO₃/PMN-PT(001)薄膜中存在的强烈的面内拉伸应变，锰氧八面体在面内被拉伸，同时在垂直于面内的方向被极大压缩。晶格的大的畸变增加了Jahn-Teller畸变的形成能，从而导致电荷轨道有序转变出现。电荷轨道有序使得e_g更容易被束缚在局域范围内，电阻率在电荷轨道有序转变温度T_COO＝150K处出现突然增大(本项专利中T_COO定义为样品电阻率的温度依赖关系由金属特性变为半导体/绝缘体特性时所对应的温度)。

用两端法在超导量子干涉磁强计(SQUID，商品名：超导量子干涉磁强计，厂商名：Quantum Design，USA，商品型号：MPMS-7)上测定了外加磁场和偏置电场样品的电阻率对温度的依赖关系。图3a示出La_7/8Sr_1/8MnO₃/PMN-PT样品在零场和5T磁场下以及20KV/cm偏置电场下的电阻率-温度关系。图3b给出样品La_7/8Sr_1/8MnO₃/PMN-PT在单独加磁场(5T)以及同时加偏置电场(E＝20KV/cm)和磁场(μ₀H＝5T)情况下的电阻变化(dR＝(R(0，0)-R(E，H))/R(0，0))和温度的关系。可以看到，外加偏置电场后，电荷轨道有序转变温度以下的电阻大幅减小。这是由于偏置电场在衬底中产生面内收缩应变，从而改变薄膜的应变程度，进而改变薄膜中电荷轨道有序相的状态，使得电荷的局域化程度下降所致。图4a给出样品外加偏置电场E分别为0和20KV/cm时5T磁场下的磁电阻(MR(E)＝(R(E，0)-R(E，H))/R(E，0))-温度关系。可以看到，偏置电场导致的电荷轨道有序态的改变使得T_COO以下的磁电阻下降得更快了。图4b给出了20KV/cm偏置电场下磁电阻变化((MR(0)-MR(E))/MR(0))随温度的关系。在电荷轨道有序转变温度附近可以发现曲线斜率也即磁电阻的变化速率突然增大，并且当温度为70K时5T磁场下的磁电阻下降了50％。图3和图4的结果充分表明样品的电荷有序态对偏置电场诱导的应变状态的变化更为敏感。因此利用调节偏置电场来调控电阻以及磁电阻具有非常强的区间针对性(针对电荷有序态)，这对于器件应用极为有利。

Claims (7)

1.一种通过引入大的张应变实现的具有可调节的电荷轨道有序特性的(001)取向锰氧化物薄膜，以具有反压电性能的(001)取向单晶材料0.7Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.3PbTiO₃为衬底，在该衬底上生长La_0.875Sr_0.125MnO₃钙钛矿锰氧化物薄膜；该衬底与生长的钙钛矿锰氧化物晶格失配度为2.6%。

2.如权利要求1所述具有可调节的电荷轨道有序特性的(001)取向锰氧化物薄膜，其原材料为La₂O₃、SrCO₃、MnCO₃，其中La₂O₃的纯度为99.99%，SrCO₃和MnCO₃的纯度为99%。

3.制备权利要求1所述具有可调节的电荷轨道有序特性的(001)取向锰氧化物薄膜的方法，主要步骤为：

1）按化学式La_0.875Sr_0.125MnO₃将原料均匀混合，在700-1000℃预烧5-15小时，使碳酸盐完全分解；

2）步骤1所得产物研磨后在900-1200℃煅烧24-48小时，冷却至室温后；

3）步骤2所得产物进行研磨，在1000-1350℃烧结24-48小时后获得所需靶材；

4）选择具有反压电性能的(001)取向铁电单晶材料0.7Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.3PbTiO₃为衬底，所述衬底和La_0.875Sr_0.125MnO₃的晶格失配度为2.6%，将步骤3的靶材以及衬底装入脉冲激光沉积系统，抽真空至小于1×10^－3Pa，衬底加热至600-900℃，充入氧气至10^－2Pa-100Pa，采用脉冲激光沉积技术在衬底上生长锰氧化物薄膜；

5）将步骤4制备出的锰氧化物薄膜在0.1-1个大气压的氧气气氛下于600-900℃退火，冷却到室温以保证薄膜的化学配比防止欠氧的发生；

6）在步骤5中制备的锰氧化物薄膜表面和衬底背面分别蒸镀上金属电极，制备得到具有可调节的电荷轨道有序特性的(001)取向锰氧化物薄膜。

4.如权利要求3所述的方法，其中，步骤4中激光能量为50-800mJ,脉冲频率为1-12赫兹；腔体内衬底和靶材之间的距离1-8cm；薄膜沉积温度600-900℃。

5.如权利要求3所述的方法，其中，步骤5中退火时间为1-180分钟。

6.如权利要求3所述的方法，其中，步骤6中的金属电极为金、银或铂。

7.权利要求1所述具有可调节的电荷轨道有序特性的(001)取向La_0.875Sr_0.125MnO₃薄膜在低温电场调控磁电阻器件上的应用，在上下电极之间加上偏置电压，在衬底中形成偏置电场；控制偏置电场的大小，使衬底上施加的偏置电场在衬底中产生面内收缩应变，改变薄膜的应变程度，进而改变薄膜中电荷轨道有序相的状态，从而调节电阻和磁电阻。

Images