摘要

具天然磁性層狀結構錳氧化物之電傳導性及磁性之研究，早於1950~1970年即開始。近來尤以La1-xCaxMnO3 或La1-xSrxMnO3大獲研究者青睞，因其巨大磁阻剛好在室溫的範圍內。
本實驗選擇La0.67Sr0.33MnO3為材料，以RF磁控濺鍍的方式，在SrTiO3 (100)及MgO (100)單晶基板上成長不同條件之La0.67Sr0.33MnO3薄膜。並藉由成分分析(RBS)、表面型態分析(SEM)、轉換溫度的量測等方法，觀察不同因素對La0.67Sr0.33MnO3薄膜的相關物性之影響；期望能尋求到最佳的薄膜成長條件以獲得高品質之La0.67Sr0.33MnO3薄膜。
經由實驗結果判斷，薄膜在濺射過程中，沉積於基板上的成份及形成之結構，對於薄膜的品質關係甚大；雖然高溫退火可以明顯提升薄膜之鐵磁轉換溫度，然而，依然距離理想值甚遠，可見高溫退火對於薄膜特性之影響受限於成長薄膜時之狀況。離軸成長較正軸成長容易獲得表面型態較為平整且穩定之薄膜，且濺射功率及腔體氣壓亦會直接影響離軸成長薄膜之穩定性。

Abstract

The study of conductivity and magnetism in the perovskite manganese-oxide has been started since 1950 through 1970. Two oxides, La1-xCaxMnO3 or La1-xSrxMnO3, have evoked great interest in science due to its giant magnetoresistance property in room temperature.
In this study, La0.67Sr0.33MnO3 thin films have been grown on SrTiO3 (100) and MgO (100) single crystal substrates by RF magnetron sputtering in different growth conditions. The properties of La0.67Sr0.33MnO3 thin films were analyzed by RBS、X-ray diffraction、SEM inspection and electrical transport measurements. The final goal is to search the best condition to grow high quality La0.67Sr0.33MnO3 thin films.
During the sputtering process, we found that the deposition composition and the forming structure on the substrate was mainly affected the property of films. The post annealing did improve the integrity of crystal structure that enhanced the ferromagnetic transition temperature (Tc). However, the Tc was still far from the ideal value. This strongly indicates that the as grown film properties governed the final properties of films. Films grown by off-axis configuration exhibited smoother morphology and more stable film than those grown by on-axis configuration did.

第一章 前言……………………………………………………………………1
第二章 理論………………………………………………………………………4
第一節 物質的磁性………………………………………………………………4
第二節 磁阻簡介…………………………………………………………………9
第三節 巨磁阻材料……………………………………………………………11
第四節 薄膜成長動力機制……………………………………………………13
第三章 實驗……………………………………………………………………21
第一節 薄膜製程濺鍍系統……………………………………………………21
第二節 La0.67Sr0.33MnO3靶材的製作………………………………………24
第三節 La0.67Sr0.33MnO3超巨磁阻薄膜製程………………………………26
第四節 La0.67Sr0.33MnO3超巨磁阻薄膜相關特性量測…………………30
第四章 結果分析與討論……………………………………………………32
第一節 正軸6公分100 mTorr不同成長溫度所成長薄膜之特性……34
第二節 正軸6公分200 mTorr不同成長溫度所成長薄膜之特性……39
第三節 離軸6公分200 mTorr不同成長溫度所成長薄膜之特性……44
第四節 不同濺射功率成長對薄膜電性量測之影響……………………50
第五章 結論……………………………………………………………………55
參考資料………………………………………………………………………………56

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