CN109628890B - 一种钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结及其制备方法 - Google Patents

一种钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结及其制备方法，所述钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结的厚度为30~60 nm，其包括钌酸锶薄膜和镧锶锰氧薄膜，所述镧锶锰氧薄膜中各成分的摩尔比La∶Sr∶Mn∶O=1‑x∶x∶1∶3，0≤x≤1；所述钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结是采用脉冲激光沉积法制得的。本发明钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结的制备工艺简单，生产成本低，通过改变镧锶锰氧薄膜中Sr元素的掺杂含量可精确有效调控钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结的横向、纵向交换偏置方向和数值，应用前景广阔。

Description

一种钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种功能氧化物薄膜材料的数据存储技术领域，具体地说是涉及一种钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结及其制备方法。
背景技术
交换偏置效应是1956年Meiklefohn和Bean首次发现的存在于铁磁居里温度大于反铁磁奈尔温度的铁磁/反铁磁异质结中的一种常见的现象，这是由于界面铁磁或反铁磁钉扎而引起的磁滞回线沿着场冷方向（或者逆方向）发生的不对称偏移。电子自旋学器件主要是依赖于异质结系统中的铁磁/反铁磁层的交换偏置效应。过渡金属氧化物的交换偏置效应在自旋阀读取磁头、隧穿结新型高密度信息存储器和巨磁电阻传感器等领域具有广泛的应用前景，引起了物理学及材料学等领域广大科研工作者的浓度兴趣。
基于过渡族金属氧化物薄膜作为软磁层的氧化物异质结器件具有高的自旋极化率、巨磁电阻效应等优点，研究其交换偏置效应倍受人们关注。交换偏置值的调控可以提高磁存储器件的保真性以及用于设计新型磁场感应器件。然而，一方面，当前研究的氧化物异质结界面的磁耦合与生长条件、界面硬磁层的磁状态有关，薄膜的交换偏置值的调控受到了限制，这种交换偏置值的不可控性阻碍了过渡金属氧化物异质结在微电子器件的实际应用。另一方面，现有报道中虽然发现了基于磁化强度的偏置效应，但是其大小和方向均不可控，限制了基于磁化强度存储的元器件的开发及其应用。同时，信息时代的到来对海量信息的处理能力和存储能力提出了新的挑战和更高的要求。因此，开发一种可简单有效调节交换偏置、磁化强度偏置大小及方向的氧化物薄膜异质结材料和调控方法，对于过渡金属氧化物材料在微电子自旋学器件、数据存储器、传感器和智能变色等领域的实用化具有重要意义。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结，以解决现有材料中交换偏置大小和方向等不可控的问题。
本发明的目的之二是提供一种钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结的制备方法，以采用经济有效的方法制备得到钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结。
本发明的目的之三是提供一种钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结横向、纵向交换偏置数值的调控方法，以采用简便的方法实现钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结横向、纵向交换偏置数值的调控。
本发明的目的之一是这样实现的：
一种钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结，其厚度为30~60 nm；所述钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结包括钌酸锶薄膜和镧锶锰氧薄膜，所述镧锶锰氧薄膜中所述镧锶锰氧薄膜中各成分的摩尔比La∶Sr∶Mn∶O=1-x∶x∶1∶3，0≤x≤1。
所述钌酸锶薄膜的厚度为15~30nm，所述镧锶锰氧薄膜的厚度为15~30nm。
所述钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结的横向交换偏置范围为0~150 Oe，纵向交换偏置范围为-100~0 emu/cc。
所述钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结具有(001)面晶体取向。
所述钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结可生长于SrTiO3(001)、(La,Sr)(Al,Ta)O3(001)、MgO(001)或LaAlO3(001)单晶基片上。
优选地，所述镧锶锰氧薄膜中Sr的掺杂含量为10%~100%。
本发明的目的之二是这样实现的：
一种钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结的制备方法，其包括如下步骤：
（a）准备钌酸锶靶材和镧锶锰氧靶材，将所述钌酸锶靶材和所述镧锶锰氧靶材分别安放在脉冲激光沉积设备的沉积室中，备用；
（b）对基片进行预处理，之后将其放置于脉冲激光沉积设备的沉积室中；
（c）在基片温度为700~800℃、氧压为30~50 Pa的条件下，采用脉冲激光沉积法用激光先轰击钌酸锶靶材，在所述基片上沉积厚度为15~30nm的钌酸锶薄膜，然后用激光轰击所述镧锶锰氧靶材，在所述钌酸锶薄膜上沉积厚度为15~30nm的镧锶锰氧薄膜，即可得到30~60 nm厚的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结。
步骤（a）中，所述钌酸锶靶材和镧锶锰氧靶材可市购，也可采用固态粉末烧结法制备得到。
采用固态粉末烧结法制备钌酸锶靶材的方法为：分别称取RuO2、Sr2CO3粉体原料，所述原料纯度均为99.99%，将各原料按照靶材成分摩尔比Sr:Ru:O=1:1:3混合研磨均匀，在700℃~1200℃的温度范围即700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃分别煅烧6次，每次煅烧不少于12 h，压制成型后再次烧结20 h即可得到纯相的钌酸锶靶材。
采用固态粉末烧结法制备镧锶锰氧靶材的方法为：分别称取RuO2、Sr2CO3、MnO2和La2O3粉体原料，所述原料纯度均为99.99%，将各原料按照靶材成分摩尔比La∶Sr∶Mn∶O=1-x∶x∶1∶3（0≤x≤1）分别混合研磨均匀，在700℃~1200℃的温度范围即700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃分别煅烧6次，每次煅烧不少于12 h，压制成型后再次烧结20 h，即可得到不同Sr含量的LSMO-x（0≤x≤1）靶材。
优选地，所述镧锶锰氧薄膜中Sr的掺杂含量为10%~100%，即0.1≤x≤1。
步骤（b）中，所述基片为SrTiO3(001)、LaAlO3(001)、(La,Sr)(Al,Ta)O3(001)或MgO(001)单晶基片。
对SrTiO3(001)单晶基片进行预处理的方法为：分别将基片在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，氮气吹干后，将其在真空下升温至750℃，保温30 min。
对LaAlO3(001)单晶基片进行预处理的方法为：分别将基片在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，氮气吹干后，将其在真空下升温至1200℃，保温30 min。
对(La,Sr)(Al,Ta)O3(001)或MgO(001)单晶基片进行预处理的方法为：分别将基片在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，氮气吹干后备用。
所述丙酮溶液为浓度为99.5%的丙酮；所述酒精溶液为含量为99.7%的酒精溶液。
步骤（c）中，采用脉冲激光沉积法进行沉积时，激光能量密度为1.0 ~ 1.5J/cm2，靶材与基片间的距离为4~5 cm。
步骤（d）中，优选地，将制得的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料在半个大气氧压下原位退火30 min，然后以2℃/min的速率冷却到室温。
本发明的目的之三是这样实现的：
一种钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结的横向、纵向交换偏置的调控方法，所述钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结钌酸锶薄膜和镧锶锰氧薄膜，其是通过改变所述镧锶锰氧薄膜中Sr元素的掺杂含量而实现的，所述镧锶锰氧薄膜中各成分的摩尔比La∶Sr∶Mn∶O=1-x∶x∶1∶3，0≤x≤1。
本发明钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结通过改变镧锶锰氧薄膜中Sr元素的掺杂含量可精确有效调控钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结的横向、纵向交换偏置方向和数值。当Sr元素的含量x从0增大到1时，所述钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结的横向交换偏置范围为0~150 Oe，纵向交换偏置范围为-100~0 emu/cc。具体地，当Sr元素的含量x从0增大到0.2时，该异质结材料的纵向负交换偏置数值逐渐减小；当Sr元素的含量x为0.2时，纵向负交换偏置数值最小为-100 emu/cc；当Sr元素的含量x从0.2增大到0.5时，该异质结材料的纵向负交换偏置数值逐渐增大；当Sr元素的含量x从0.5增大到1时，该异质结材料的纵向正交换偏置数值很小，且呈现减小的趋势。当Sr元素的含量x从0增大到0.7时，该异质结材料的横向正交换偏置逐渐增大；当Sr元素的含量x从0增大到0.4时，该异质结材料的横向正交换偏置增幅较小；当Sr元素的含量x从0.4增大到0.7时，该异质结材料的横向正交换偏置增幅较大；当Sr元素的含量x为0.7时，横向正交换偏置数值达到最大（150 Oe）；当Sr元素的含量从0.7增大到1时，该异质结材料的横向正交换偏置数值呈现减小的趋势。
本发明选择钌酸锶和镧锶锰氧为原料，采用脉冲激光沉积法，通过改变镧锶锰氧中Sr元素的掺杂含量和薄膜厚度，制得钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料，该材料具有两相组成成分可控可调，结构、化学成分和物理性能非常稳定，随基片取向外延性好，具有横向和纵向交换偏置效应，且其交换偏置大小和方向精确可控。
本发明钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料制备工艺简单，方法经济有效，生产成本低，所得反铁电复合薄膜材料可用于微电子自旋学器件、数据存储器、传感器和智能变色等领域，对其工业化和实用化具有重要意义，应用前景广阔。
附图说明
图1是本发明实施例1~11采用脉冲激光沉积法所制备钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料的结构示意图。
图2是本发明实施例1~11采用脉冲激光沉积法所制备钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料的X射线衍射数据图。
图3是本发明施例8采用脉冲激光沉积法所制备钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料的高倍透射电子显微镜图。
图4是本发明实施例1~11采用脉冲激光沉积法所制备钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料的磁化强度随着磁场的数据图。
图5是本发明实施例1~11采用脉冲激光沉积法所制备钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料的横向和纵向交换偏置变化趋势图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的阐述，下述实施例仅作为说明，并不以任何方式限制本发明。
实施例中所用RuO2、Sr2CO3、MnO2和La2O3原料粉体的纯度均为99.99%，所用试剂均为分析纯或化学纯，且均可市购或通过本领域普通技术人员熟知的方法制备。下述实施例均实现了本发明的目的。
采用固态粉末烧结法制备钌酸锶靶材的方法为：分别称取RuO2、Sr2CO3粉体原料，所述原料纯度均为99.99%，将各原料按照靶材成分摩尔比Sr∶Ru∶O=1∶1∶3混合研磨均匀，在700℃~1200℃的温度范围即700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃分别煅烧6次，每次煅烧不少于12 h，压制成型后再次烧结20 h即可得到纯相的钌酸锶靶材。
采用固态粉末烧结法制备镧锶锰氧靶材的方法为：分别称取RuO2、Sr2CO3、MnO2和La2O3粉体原料，所述原料纯度均为99.99%，将各原料按照靶材成分摩尔比La∶Sr∶Mn∶O=1-x∶x∶1∶3（0≤x≤1）分别混合研磨均匀，在700℃~1200℃的温度范围即700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃分别煅烧6次，每次煅烧不少于12 h，压制成型后再次烧结20 h，即可得到不同Sr含量的LSMO-x（0≤x≤1）靶材。
所述丙酮溶液为浓度为99.5%的丙酮；所述酒精溶液为含量为99.7%的酒精溶液。
实施例1
任一种SRO/LSMO-0（SRO/LMO）过渡金属氧化物异质结薄膜材料制备步骤为：
（1）采用前述固态烧结法制备纯相SRO和LSMO-0靶材（即为LMO靶材），将各个靶材安放在脉冲激光沉积设备的沉积室中备用；
（2）分别将SrTiO3(001)单晶基片在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，沉积前将SrTiO3(001)单晶基片在真空下升温至750℃，保温30 min；
（3）采用脉冲激光沉积法在基片温度和氧压分别为750℃和40 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为4.5 cm，用能量密度为1.5J/cm2的脉冲激光先轰击SRO靶材，在SrTiO3(001)单晶基片上制得单层厚度为15 nm的SRO薄膜，在相同条件下，激光轰击LMO靶材使得该镧锰氧薄膜的沉积厚度为15 nm；
（4）制得总厚度为30 nm的钌酸锶/镧锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料，随后将此样品在半个大气氧压下原位退火0.5 h，然后以2℃/min的速率冷却到室温的SRO/LMO过渡金属氧化物异质结薄膜材料，所得双层异质结的结构示意图如图1所示。
利用X射线衍射仪分析了该SRO/LMO异质结样品的取向和结晶质量，数据如图2所示；利用综合物理性能分析仪测试异质结的磁学性能，所得磁化强度随着磁场变化的数据如图4所示，对应交换偏置的数值如图5所示，观测到明显的纵向交换偏置效应，基本上未观测到横向交换偏置现象。
实施例2
按照实施例1的操作方法任一种SRO/LSMO-0.1过渡金属氧化物异质结薄膜材料制备步骤为：
（1）采用前述固态烧结法制备SRO和LSMO-0.1靶材，将各个靶材安放在脉冲激光沉积设备的沉积室中备用；
（2）将SrTiO3(001)单晶基片分别在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，沉积前SrTiO3(001)单晶基片在真空下升温至750℃，保温30 min；
（3）采用脉冲激光沉积法在基片温度和氧压分别为750℃和40 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为4.5 cm，用能量密度为1.5J/cm2的脉冲激光先轰击SRO靶材，在SrTiO3(001)单晶基片上制得单层厚度为15 nm的SRO薄膜，在相同条件下，激光轰击LSMO靶材使得该镧锶锰氧薄膜的沉积厚度为15 nm；
（4）制得总厚度为30 nm的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料，随后将此样品在半个大气氧压下原位退火0.5 h，然后以2℃/min的速率冷却到室温的SRO/LSMO过渡金属氧化物异质结薄膜材料，所得双层异质结结构示意图如图1所示。
利用X射线衍射仪分析了该SRO/LSMO-0.1异质结样品的取向和结晶质量，数据如图2所示；利用综合物理性能分析仪测试异质结的磁学性能，所得磁化强度随着磁场变化的数据如图4所示，对应交换偏置的数值如图5所示，相比于实施例1，纵向交换效应更加明显，开始出现不明显的横向交换偏置效应。
实施例3
按照实施例1的操作方法任一SRO/LSMO-0.2过渡金属氧化物异质结薄膜材料制备步骤为：
（1）采用前述固态烧结法制备SRO和LSMO-0.2靶材，将各个靶材安放在脉冲激光沉积设备的沉积室中备用；
（2）将SrTiO3(001)单晶基片分别在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，沉积前SrTiO3(001)单晶基片在真空下升温至750℃，保温30 min；
（3）采用脉冲激光沉积法在基片温度和氧压分别为750℃和40 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为4.5 cm，用能量密度为1.5J/cm2的脉冲激光先轰击SRO靶材，在SrTiO3(001)单晶基片上制得单层厚度为15 nm的SRO薄膜，在相同条件下，激光轰击LMO靶材使得该镧锶锰氧薄膜的沉积厚度为15 nm；
（4）制得总厚度为30 nm的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料，随后将此样品在半个大气氧压下原位退火0.5 h，然后以2℃/min的速率冷却到室温的SRO/LSMO过渡金属氧化物异质结薄膜材料，所得双层异质结结构示意图如图1所示。
利用X射线衍射仪分析了该SRO/LSMO异质结样品的取向和结晶质量，数据如图2所示；利用综合物理性能分析仪测试异质结的磁学性能，所得磁化强度随着磁场变化的数据如图4所示，对应交换偏置的数值如图5所示，与实施例1和2相比，纵向交换偏置效应达到最大值，为100 emu/cc，横向交换偏置效应很弱。
实施例4
按照实施例1的操作方法任一SRO/LSMO-0.3过渡金属氧化物异质结薄膜材料制备步骤为：
（1）采用前述固态烧结法制备SRO和LSMO-0.3靶材，将各个靶材安放在脉冲激光沉积设备的沉积室中备用；
（2）将SrTiO3(001)单晶基片分别在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，沉积前SrTiO3(001)单晶基片在真空下升温至750℃，保温30 min；
（3）采用脉冲激光沉积法在基片温度和氧压分别为750℃和40 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为4.5 cm，用能量密度为1.5J/cm2的脉冲激光先轰击SRO靶材，在SrTiO3(001)单晶基片上制得单层厚度为15 nm的SRO薄膜，在相同条件下，激光轰击LSMO-0.3靶材使得该镧锶锰氧薄膜的沉积厚度为15 nm；
（4）制得总厚度为30 nm的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料，随后将此样品在半个大气氧压下原位退火0.5 h，然后以2℃/min的速率冷却到室温的SRO/LSMO过渡金属氧化物异质结薄膜材料，所得双层异质结结构示意图如图1所示。
利用X射线衍射仪分析了该SRO/LSMO异质结样品的取向和结晶质量，数据如图2所示；利用综合物理性能分析仪测试异质结的磁学性能，所得磁化强度随着磁场变化的数据如图4所示，对应交换偏置的数值如图5所示，与实施例3相比，纵向交换偏置数值减小，开始出现横向交换偏置效应。
实施例5
按照实施例1的操作方法任一SRO/LSMO-0.4过渡金属氧化物异质结薄膜材料制备步骤为：
（1）采用前述固态烧结法制备SRO和LSMO-0.4靶材，将各个靶材安放在脉冲激光沉积设备的沉积室中备用；
（2）将SrTiO3 (001)单晶基片分别在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，沉积前SrTiO3 (001)单晶基片在真空下升温至750℃，保温30 min；
（3）采用脉冲激光沉积法在基片温度和氧压分别为750℃和40 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为4.5 cm，用能量密度为1.5J/cm2的脉冲激光先轰击SRO靶材，在SrTiO3(001)单晶基片上制得单层厚度为15 nm的SRO薄膜，在相同条件下，激光轰击LSMO-0.4靶材使得该镧锶锰氧薄膜的沉积厚度为15 nm；
（4）制得总厚度为30 nm的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料，随后将此样品在半个大气氧压下原位退火0.5 h，然后以2℃/min的速率冷却到室温的SRO/LSMO过渡金属氧化物异质结薄膜材料，所得双层异质结结构示意图如图1所示。
利用X射线衍射仪分析了该SRO/LSMO异质结样品的取向和结晶质量，数据如图2所示；利用综合物理性能分析仪测试异质结的磁学性能，所得磁化强度随着磁场变化的数据如图4所示，对应交换偏置的数值如图5所示，与实施例4相比，纵向交换偏置进一步减小，可观测到横向交换偏置，数值很小。
实施例6
按照实施例1的操作方法制备SRO/LSMO-0.5过渡金属氧化物异质结薄膜材料。步骤为：
（1）采用前述固态烧结法制备SRO和LSMO-0.5靶材，将各个靶材安放在脉冲激光沉积设备的沉积室中备用；
（2）将SrTiO3(001)单晶基片分别在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，沉积前SrTiO3(001)单晶基片在真空下升温至750℃，保温30 min；
（3）采用脉冲激光沉积法在基片温度和氧压分别为750℃和40 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为4.5 cm，用能量密度为1.5J/cm2的脉冲激光先轰击SRO靶材，在SrTiO3(001)单晶基片上制得单层厚度为15 nm的SRO薄膜，在相同条件下，激光轰击LSMO-0.5靶材使得该镧锶锰氧薄膜的沉积厚度为15 nm；
（4）制得总厚度为30 nm的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料，随后将此样品在半个大气氧压下原位退火0.5 h，然后以2℃/min的速率冷却到室温的SRO/LSMO过渡金属氧化物异质结薄膜材料，所得双层异质结结构示意图如图1所示。
利用X射线衍射仪分析了该SRO/LSMO异质结样品的取向和结晶质量，数据如图2所示；利用综合物理性能分析仪测试异质结的磁学性能，所得磁化强度随着磁场变化的数据如图4所示，对应交换偏置的数值如图5所示，与实施例2~5相比，纵向交换偏置数值减小，但仍大于实施例1中的偏置；横向交换偏置很大。
实施例7
按照实施例1的操作方法制备SRO/LSMO-0.6过渡金属氧化物异质结薄膜材料。步骤为：
（1）采用前述固态烧结法制备SRO和LSMO-0.6靶材，将各个靶材安放在脉冲激光沉积设备的沉积室中备用；
（2）将SrTiO3(001)单晶基片分别在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，沉积前SrTiO3(001)单晶基片在真空下升温至750℃，保温30 min；
（3）采用脉冲激光沉积法在基片温度和氧压分别为750℃和40 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为4.5 cm，用能量密度为1.5J/cm2的脉冲激光先轰击SRO靶材，在SrTiO3(001)单晶基片上制得单层厚度为15 nm的SRO薄膜，在相同条件下，激光轰击LSMO-0.6靶材使得该镧锶锰氧薄膜的沉积厚度为15 nm；
（4）制得总厚度为30 nm的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料，随后将此样品在半个大气氧压下原位退火0.5 h，然后以2℃/min的速率冷却到室温的SRO/LSMO过渡金属氧化物异质结薄膜材料，所得双层异质结结构示意图如图1所示。
利用X射线衍射仪分析了该SRO/LSMO异质结样品的取向和结晶质量，数据如图2所示；利用综合物理性能分析仪测试异质结的磁学性能，所得磁化强度随着磁场变化的数据如图4所示，对应交换偏置的数值如图5所示，纵向交换偏置变到最小，横向交换偏置显著。
实施例8
按照实施例1的操作方法制备SRO/LSMO-0.7过渡金属氧化物异质结薄膜材料。步骤为：
（1）采用前述固态烧结法制备SRO和LSMO-0.7靶材，将各个靶材安放在脉冲激光沉积设备的沉积室中备用；
（2）将SrTiO3(001)单晶基片分别在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，沉积前SrTiO3(001)单晶基片在真空下升温至750℃，保温30 min；
（3）采用脉冲激光沉积法在基片温度和氧压分别为750℃和40 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为4.5 cm，用能量密度为1.5J/cm2的脉冲激光先轰击SRO靶材，在SrTiO3(001)单晶基片上制得单层厚度为15 nm的SRO薄膜，在相同条件下，激光轰击LSMO-0.7靶材使得该镧锶锰氧薄膜的沉积厚度为15 nm；
（4）制得总厚度为30 nm的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料，随后将此样品在半个大气氧压下原位退火0.5 h，然后以2℃/min的速率冷却到室温的SRO/LSMO过渡金属氧化物异质结薄膜材料，所得双层异质结结构示意图如图1所示。
利用X射线衍射仪分析了该SRO/LSMO异质结样品的取向和结晶质量，数据如图2所示；利用透射电子显微镜分析了样品的微观组织结构，如图3所示，界面平直，结晶质量很好；利用综合物理性能分析仪测试异质结的磁学性能，所得磁化强度随着磁场变化的数据如图4所示，对应交换偏置的数值如图5所示，纵向交换偏置与实施例7相比，有所增加，数值依然很小，横向交换偏置达到最大值，为150 Oe。
实施例9
按照实施例1的操作方法制备SRO/LSMO-0.8过渡金属氧化物异质结薄膜材料。步骤为：
（1）采用前述固态烧结法制备SRO和LSMO-0.8靶材，将各个靶材安放在脉冲激光沉积设备的沉积室中备用；
（2）将SrTiO3(001)单晶基片分别在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，沉积前SrTiO3(001)单晶基片在真空下升温至750℃，保温30 min；
（3）采用脉冲激光沉积法在基片温度和氧压分别为750℃和40 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为4.5 cm，用能量密度为1.5 J/cm2的脉冲激光先轰击SRO靶材，在SrTiO3(001)单晶基片上制得单层厚度为15nm的SRO薄膜，在相同条件下，激光轰击LSMO-0.8靶材使得该镧锶锰氧薄膜的沉积厚度为15 nm；
（4）制得总厚度为30 nm的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料，随后将此样品在半个大气氧压下原位退火0.5 h，然后以2℃/min的速率冷却到室温的SRO/LSMO过渡金属氧化物异质结薄膜材料，所得双层异质结结构示意图如图1所示。
利用X射线衍射仪分析了该SRO/LSMO异质结样品的取向和结晶质量，数据如图2所示；利用综合物理性能分析仪测试异质结的磁学性能，所得磁化强度随着磁场变化的数据如图4所示，对应交换偏置的数值如图5所示，纵向交换偏置效应不明显，与实施例8相比，横向交换偏置效应有所减小。
实施例10
按照实施例1的操作方法制备SRO/LSMO-0.9过渡金属氧化物异质结薄膜材料。步骤为：
（1）采用前述固态烧结法制备SRO和LSMO-0.9靶材，将各个靶材安放在脉冲激光沉积设备的沉积室中备用；
（2）将SrTiO3(001)单晶基片分别在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，沉积前SrTiO3(001)单晶基片在真空下升温至750℃，保温30 min；
（3）采用脉冲激光沉积法在基片温度和氧压分别为750℃和40 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为4.5 cm，用能量密度为1.5J/cm2的脉冲激光先轰击SRO靶材，在SrTiO3(001)单晶基片上制得单层厚度为15 nm的SRO薄膜，在相同条件下，激光轰击LSMO-0.9靶材使得该镧锶锰氧薄膜的沉积厚度为15 nm；
（4）制得总厚度为30 nm的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料，随后将此样品在半个大气氧压下原位退火0.5 h，然后以2℃/min的速率冷却到室温的SRO/LSMO过渡金属氧化物异质结薄膜材料，所得双层异质结结构示意图如图1所示。
利用X射线衍射仪分析了该SRO/LSMO异质结样品的取向和结晶质量，数据如图2所示；利用综合物理性能分析仪测试异质结的磁学性能，所得磁化强度随着磁场变化的数据如图4所示，对应交换偏置的数值如图5所示，与实施例9相比，横向交换偏置效应进一步减小。
实施例11
按照实施例1的操作方法制备SRO/LSMO-1过渡金属氧化物异质结薄膜材料。步骤为：
（1）采用前述固态烧结法制备SRO和LSMO-1靶材（即为SMO靶材），将各个靶材安放在脉冲激光沉积设备的沉积室中备用；
（2）将SrTiO3(001)单晶基片分别在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，沉积前SrTiO3(001)单晶基片在真空下升温至750℃，保温30 min；
（3）采用脉冲激光沉积法在基片温度和氧压分别为750℃和40 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为4.5 cm，用能量密度为1.5J/cm2的脉冲激光先轰击SRO靶材，在SrTiO3(001)单晶基片上制得单层厚度为15 nm的SRO薄膜，在相同条件下，激光轰击SMO靶材使得该锶锰氧薄膜的沉积厚度为15 nm；
（4）制得总厚度为30 nm的钌酸锶/锶锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料，随后将此样品在半个大气氧压下原位退火0.5 h，然后以2℃/min的速率冷却到室温的SRO/SMO过渡金属氧化物异质结薄膜材料，所得双层异质结结构示意图如图1所示。
利用X射线衍射仪分析了该SRO/SMO异质结样品的取向和结晶质量，数据如图2所示；利用综合物理性能分析仪测试异质结的磁学性能，所得磁化强度随着磁场变化的数据如图4所示，对应交换偏置的数值如图5所示，横向和纵向交换偏置效应都很小。
实施例12
按照实施例1的操作方法制备SRO/LSMO过渡金属氧化物异质结薄膜材料。步骤为：
（1）采用前述固态烧结法制备SRO和不同Sr掺杂含量的LSMO靶材，将SRO和LSMO靶材安放在脉冲激光沉积设备的沉积室中备用；
（2）将LaAlO3(001)单晶基片分别在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，沉积前LaAlO3 (001)单晶基片，在真空下升温至1200℃，保温30 min；
（3）采用脉冲激光沉积法在基片温度和氧压分别为800℃和30 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为4 cm，用能量密度为1 J/cm2的脉冲激光先轰击LSRO靶材，在LaAlO3(001)单晶基片上制得单层厚度为15 nm的SRO薄膜，在相同条件下，激光轰击LSMO靶材使得该镧锶锰氧薄膜的沉积厚度为30 nm；
（4）制得总厚度为45 nm的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料，随后将此样品在半个大气氧压下原位退火30 min，然后以2℃/min的速率冷却到室温的SRO/LSMO过渡金属氧化物异质结薄膜材料，所得双层异质结结构示意图如图1所示。
利用X射线衍射仪分析了该不同掺杂比率所得SRO/LSMO异质结样品的取向和结晶质量，数据与实施例1~11图2所示数据相似；利用综合物理性能分析仪测试异质结的磁学性能，所得磁化强度随着磁场变化的数据与实施例1-11图4所示数据相似，对应交换偏置的数值与图5所示数据变化趋势一致。
实施例13
按照实施例1的操作方法制备SRO/LSMO过渡金属氧化物异质结薄膜材料。步骤为：
（1）采用前述固态烧结法制备SRO和不同Sr掺杂含量的LSMO靶材，将SRO和LSMO靶材安放在脉冲激光沉积设备的沉积室中备用；
（2）将(La,Sr)(Al,Ta)O3(001)单晶基片分别在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，氮气吹干后备用。
（3）采用脉冲激光沉积法在基片温度和氧压分别为700℃和50 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为5 cm，用能量密度为1.5 J/cm2的脉冲激光先轰击LSRO靶材，在(La,Sr)(Al,Ta)O3(001)单晶基片上制得单层厚度为30 nm的SRO薄膜，在相同条件下，激光轰击LSMO靶材使得该镧锶锰氧薄膜的沉积厚度为15 nm；
（4）制得总厚度为45 nm的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料，随后将此样品在半个大气氧压下原位退火30 min，然后以2℃/min的速率冷却到室温的SRO/LSMO过渡金属氧化物异质结薄膜材料，所得双层异质结结构示意图如图1所示。
利用X射线衍射仪分析了该不同掺杂比率所得SRO/LSMO异质结样品的取向和结晶质量，数据与实施例1~11图2所示数据相似；利用综合物理性能分析仪测试异质结的磁学性能，所得磁化强度随着磁场变化的数据与实施例1~11图4所示数据相似，对应交换偏置的数值与图5所示数据变化趋势一致。
实施例14
按照实施例1的操作方法制备SRO/LSMO过渡金属氧化物异质结薄膜材料。步骤为：
（1）采用前述固态烧结法制备SRO和不同Sr掺杂含量的LSMO靶材，将SRO和LSMO靶材安放在脉冲激光沉积设备的沉积室中备用；
（2）将MgO(001)单晶基片在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，氮气吹干后备用；
（3）采用脉冲激光沉积法在基片温度和氧压分别为750℃和50 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为4 cm，用能量密度为1 J/cm2的脉冲激光先轰击LSRO靶材，在所述任一基片上制得单层厚度为30 nm的SRO薄膜，在相同条件下，激光轰击LSMO靶材使得该镧锶锰氧薄膜的沉积厚度为30 nm；
（4）制得总厚度为60 nm的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料，随后将此样品在半个大气氧压下原位退火30 min，然后以2℃/min的速率冷却到室温的SRO/LSMO过渡金属氧化物异质结薄膜材料，所得双层异质结结构示意图如图1所示。
利用X射线衍射仪分析了该不同掺杂比率所得SRO/LSMO异质结样品的取向和结晶质量，数据与实施例1~11图2所示数据相似；利用综合物理性能分析仪测试异质结的磁学性能，所得磁化强度随着磁场变化的数据与实施例1~11图4所示数据相似，对应交换偏置的数值与图5所示数据变化趋势一致。
对比例1
任一种SRO过渡金属氧化物薄膜材料制备步骤为：
（1）将SrTiO3(001)单晶基片分别在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，沉积前SrTiO3(001)单晶基片在真空下升温至750℃，保温30 min；
（2）采用脉冲激光沉积法在基片温度和氧压分别为750℃和40 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为4.5 cm，用能量密度为1.5J/cm2的脉冲激光先轰击实施例中所制备的SRO靶材，在SrTiO3(001)单晶基片上制得单层厚度为15 nm的SRO薄膜；
（3）随后将此样品在半个大气氧压下原位退火0.5 h，然后以2℃/min的速率冷却到室温的SRO薄膜材料。
利用综合物理性能分析仪测试该SRO样品的磁化强度随着磁场变化，没有观测到交换偏置现象。
对比例2
任一种SRO过渡金属氧化物薄膜材料制备步骤为：
（1）将SrTiO3(001)单晶基片分别在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，沉积前SrTiO3(001)单晶基片在真空下升温至750℃，保温30 min；
（2）采用脉冲激光沉积法在基片温度和氧压分别为750℃和40 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为4.5 cm，用能量密度为1.5J/cm2的脉冲激光先轰击实施例中所制备的SRO靶材，在SrTiO3(001)单晶基片上制得单层厚度为30 nm的SRO薄膜；
（3）随后将此样品在半个大气氧压下原位退火0.5 h，然后以2℃/min的速率冷却到室温的SRO薄膜材料。
利用综合物理性能分析仪测试该SRO样品的磁化强度随着磁场变化，没有观测到交换偏置现象。
对比例3
任一种LSMO-x过渡金属氧化物薄膜材料制备步骤为：
（1）将SrTiO3(001)单晶基片分别在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，沉积前SrTiO3 (001)单晶基片在真空下升温至750℃，保温30 min；
（2）采用脉冲激光沉积法在基片温度和氧压分别为750℃和40 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为4.5 cm，用能量密度为1.5J/cm2的脉冲激光先轰击实施例中所制备的LSMO-x靶材，在SrTiO3(001)单晶基片上制得不同Sr掺杂含量、单层厚度为15 nm的LSMO薄膜；
（3）随后将此样品在半个大气氧压下原位退火0.5 h，然后以2℃/min的速率冷却到室温的LSMO-x薄膜材料。
利用综合物理性能分析仪测试该LSMO-x样品的磁化强度随着磁场变化，没有观测到交换偏置现象。
对比例4
任一种LSMO-x过渡金属氧化物薄膜材料制备步骤为：
（1）将SrTiO3(001)单晶基片分别在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，沉积前SrTiO3 (001)单晶基片在真空下升温至800℃，保温30 min；
（2）采用脉冲激光沉积法在基片温度和氧压分别为750℃和45 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为4.5 cm，用能量密度为1.5J/cm2的脉冲激光先轰击实施例中所制备的LSMO-x靶材，在SrTiO3(001)单晶基片上制得不同Sr掺杂含量、单层厚度为30 nm的LSMO薄膜；
（3）随后将此样品在半个大气氧压下原位退火0.5 h，然后以2℃/min的速率冷却到室温的LSMO-x薄膜材料。
利用综合物理性能分析仪测试该LSMO-x样品的磁化强度随着磁场变化，没有观测到交换偏置现象。
对比例5
任一种SRO过渡金属氧化物薄膜材料制备步骤为：
（1）将所述LaAlO3(001)单晶基片分别在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，沉积前LaAlO3(001)单晶基片，在真空下升温至1200℃，保温30 min。
（2）采用脉冲激光沉积法在基片温度和氧压分别为800℃和30 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为4 cm，用能量密度为1 J/cm2的脉冲激光先轰击实施例中所制备的SRO靶材，在LaAlO3(001)单晶基片上制得单层厚度为15 nm的SRO薄膜；
（3）随后将此样品在半个大气氧压下原位退火30 min，然后以2℃/min的速率冷却到室温的SRO薄膜材料。
利用综合物理性能分析仪测试该SRO样品的磁化强度随着磁场变化，没有观测到交换偏置现象。
对比例6
任一种LSMO-x过渡金属氧化物薄膜材料制备步骤为：
（1）将所述LaAlO3(001)单晶基片分别在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，沉积前LaAlO3(001)单晶基片，在真空下升温至1200℃，保温30 min。
（2）采用脉冲激光沉积法在基片和氧压分别为800℃和30 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为4 cm，用能量密度为1 J/cm2的脉冲激光先轰击实施例中所制备的LSMO-x靶材，在LaAlO3(001)单晶基片上制得单层厚度为30 nm的LSMO薄膜；
（3）随后将此样品在半个大气氧压下原位退火0.5 h，然后以2℃/min的速率冷却到室温的LSMO-x薄膜材料。
利用综合物理性能分析仪测试该LSMO-x样品的磁化强度随着磁场变化，没有观测到交换偏置现象。
对比例7
任一种SRO过渡金属氧化物薄膜材料制备步骤为：
（1）将所述(La,Sr)(Al,Ta)O3(001)单晶基片分别在丙酮和酒精溶液中超声波清洗20 min，氮气吹干后备用。
（2）采用脉冲激光沉积法在基片和氧压分别为700℃和50 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为5 cm，用能量密度为1.5 J/cm2的脉冲激光先轰击实施例中所制备的SRO靶材，在(La,Sr)(Al,Ta)O3(001)单晶基片上制得单层厚度为30 nm的SRO薄膜；
（3）随后将此样品在半个大气氧压下原位退火30 min，然后以2℃/min的速率冷却到室温的SRO薄膜材料。
利用综合物理性能分析仪测试该SRO样品的磁化强度随着磁场变化，没有观测到交换偏置现象。
对比例8
任一种LSMO-x过渡金属氧化物薄膜材料制备步骤为：
（1）将所述(La,Sr)(Al,Ta)O3(001)单晶基片分别在丙酮和酒精溶液中超声波清洗20 min，氮气吹干后备用。
（2）采用脉冲激光沉积法在基片和氧压分别为700℃和50 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为5 cm，用能量密度为1.5 J/cm2的脉冲激光先轰击实施例中所制备的LSMO-x靶材，在LaAlO3(001)单晶基片上制得单层厚度为15 nm的LSMO薄膜；
（3）随后将此样品在半个大气氧压下原位退火0.5 h，然后以2℃/min的速率冷却到室温的LSMO-x薄膜材料。
利用综合物理性能分析仪测试该LSMO-x样品的磁化强度随着磁场变化，没有观测到交换偏置现象。
对比例9
任一种SRO过渡金属氧化物薄膜材料制备步骤为：
（1）将所述MgO (001)单晶基片分别在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，氮气吹干后备用。
（2）采用脉冲激光沉积法在基片和氧压分别为750℃和50 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为4 cm，用能量密度为1 J/cm2的脉冲激光先轰击实施例中所制备的SRO靶材，在MgO (001)单晶基片上制得单层厚度为30 nm的SRO薄膜；
（3）随后将此样品在半个大气氧压下原位退火30 min，然后以2℃/min的速率冷却到室温的SRO薄膜材料。
利用综合物理性能分析仪测试该SRO样品的磁化强度随着磁场变化，没有观测到交换偏置现象。
对比例10
任一种LSMO-x过渡金属氧化物薄膜材料制备步骤为：
（1）将MgO(001)单晶基片分别在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，氮气吹干后备用。
（2）采用脉冲激光沉积法在基片和氧压分别为750℃和50 Pa的条件下，调整靶材与基片间的距离为4 cm，用能量密度为1 J/cm2的脉冲激光先轰击实施例中所制备的LSMO-x靶材，在MgO (001)单晶基片上制得不同Sr掺杂含量、单层厚度为30 nm的LSMO薄膜；
（3）随后将此样品在半个大气氧压下原位退火30 min，然后以2℃/min的速率冷却到室温的LSMO-x薄膜材料。
利用综合物理性能分析仪测试该LSMO-x样品的磁化强度随着磁场变化，没有观测到交换偏置现象。
上述实施例和对比例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结，其特征在于，其厚度为30~60 nm；所述钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结包括钌酸锶薄膜和镧锶锰氧薄膜，所述镧锶锰氧薄膜中各成分的摩尔比La∶Sr∶Mn∶O=1-x∶x∶1∶3，0≤x≤1；所述钌酸锶薄膜的厚度为15~30nm，所述镧锶锰氧薄膜的厚度为15~30nm；所述钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结的横向交换偏置范围为0~150Oe，纵向交换偏置范围为-100~0emu/cc；所述钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结具有(001)面晶体取向；所述钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结生长于SrTiO3(001)、(La,Sr)(Al,Ta)O3(001)、MgO(001)或LaAlO3(001)单晶基片上。
2.一种权利要求1所述的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（a）准备钌酸锶靶材和镧锶锰氧靶材，将所述钌酸锶靶材和所述镧锶锰氧靶材分别安放在脉冲激光沉积设备的沉积室中，备用；
（b）对基片进行预处理，之后将其放置于脉冲激光沉积设备的沉积室中；
（c）在基片温度为700~800℃、氧压为30~50 Pa的条件下，采用脉冲激光沉积法用激光先轰击钌酸锶靶材，在所述基片上沉积厚度为15~30nm的钌酸锶薄膜，然后用激光轰击所述镧锶锰氧靶材，在所述钌酸锶薄膜上沉积厚度为15~30nm的镧锶锰氧薄膜，即可得到30~60nm厚的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结。
3.根据权利要求2所述的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结的制备方法，其特征在于，步骤（b）中，所述基片为SrTiO3(001)、LaAlO3 (001)、(La,Sr)(Al,Ta)O3(001)或MgO(001)单晶基片。
4.根据权利要求3所述的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结的制备方法，其特征在于，步骤（b）中，对SrTiO3(001)单晶基片进行预处理的方法为：分别将基片在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，氮气吹干后，将其在真空下升温至750℃，保温30 min；
对LaAlO3(001)单晶基片进行预处理的方法为：分别将基片在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，氮气吹干后，将其在真空下升温至1200℃，保温30 min；
对(La,Sr)(Al,Ta)O3(001)或MgO(001)单晶基片进行预处理的方法为：分别将基片在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，氮气吹干后备用。
5.根据权利要求2所述的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结的制备方法，其特征在于，步骤（c）中，采用脉冲激光沉积法进行沉积时，激光能量密度为1.0 ~ 1.5 J/cm2，靶材与基片间的距离为4~5 cm。
6.根据权利要求2所述的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结的制备方法，其特征在于，步骤（d）中，将制得的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料在半个大气氧压下原位退火30min，然后以2℃/min的速率冷却到室温。
7.一种权利要求1所述钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结的横向、纵向交换偏置的调控方法，其特征在于，所述钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结钌酸锶薄膜和镧锶锰氧薄膜，通过改变所述镧锶锰氧薄膜中Sr元素的掺杂含量而实现横向、纵向交换偏置数值的调控，所述镧锶锰氧薄膜中各成分的摩尔比La∶Sr∶Mn∶O=1-x∶x∶1∶3，0≤x≤1。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110643948A (zh) * 2019-08-29 2020-01-03 沈阳工业大学 一种钛酸锶/钌酸锶铁电超晶格薄膜材料及其制备方法
CN110423985B (zh) * 2019-09-12 2021-06-25 深圳大学 一种在脉冲激光沉积系统中降低Sr2RuO4薄膜制备温度的方法
CN113897634A (zh) * 2021-11-09 2022-01-07 电子科技大学长三角研究院(湖州) 一种非晶钌酸锶薄膜复合电极及其制备方法与应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7553799B2 (en) * 2005-06-02 2009-06-30 Ut-Battelle, Llc Chemical solution deposition method of fabricating highly aligned MgO templates
WO2010039871A1 (en) * 2008-09-30 2010-04-08 University Of Virginia Patent Foundation Reconfigurable array of magnetic automata (rama) and related methods thereof
CN103928607A (zh) * 2013-01-11 2014-07-16 三星电子株式会社 提供具有易锥各向异性的磁性隧道结元件的方法和系统
RU2598405C1 (ru) * 2015-07-22 2016-09-27 ФАНО России Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук Сверхпроводниковый джозефсоновский прибор с композитной магнитоактивной прослойкой
CN106591781A (zh) * 2017-01-10 2017-04-26 河北大学 一种超薄镧锶锰氧薄膜界面死层的改善方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2818993B1 (fr) * 2000-12-28 2003-11-28 Renault Procede pour deposer des couches minces sur un substrat poreux, cellule de pile a combustible et pile a combustible comportant une telle couche mince
CN101459194B (zh) * 2009-01-09 2011-03-23 北京工业大学 钙钛矿结构镧锰氧化物/氧化锡异质p-n结及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7553799B2 (en) * 2005-06-02 2009-06-30 Ut-Battelle, Llc Chemical solution deposition method of fabricating highly aligned MgO templates
WO2010039871A1 (en) * 2008-09-30 2010-04-08 University Of Virginia Patent Foundation Reconfigurable array of magnetic automata (rama) and related methods thereof
CN103928607A (zh) * 2013-01-11 2014-07-16 三星电子株式会社 提供具有易锥各向异性的磁性隧道结元件的方法和系统
RU2598405C1 (ru) * 2015-07-22 2016-09-27 ФАНО России Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук Сверхпроводниковый джозефсоновский прибор с композитной магнитоактивной прослойкой
CN106591781A (zh) * 2017-01-10 2017-04-26 河北大学 一种超薄镧锶锰氧薄膜界面死层的改善方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Magnetic exchange coupling in bilayers of two epitaxial ferromagnetic oxides;Srinivasa Rao Singamaneni et.al;《Current Opinion in Solid State and Materials Science》;20150418(第19期);第301-304页 *

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