离子束-电子束作用下的TbMnO3阻变效应研究

近年来迅速发展的电阻转变存储技术在信息存取方面有很大的应用需求，而对具有电阻转变效应的、以钙钛矿锰氧化物为代表的氧化物材料研究已成为材料科学和凝聚态物理研究中的新亮点。本项目拟用脉冲激光沉积法在不同的基片和缓冲层上制备不同的外延方向、不同的应力状态的TbMnO3薄膜，以聚焦离子束-电子束组成的双束纳米加工系统为主要操控手段，系统研究Ga离子注入、电子注入、纳米尺度等因素引起TbMnO3薄膜阻变效应的物理机制；运用X射线衍射、透射电子显微镜、原子力显微镜、扫描探针显微镜、电子探针、差反射谱等方法分析研究离子、电子注入前后TbMnO3薄膜的微结构变化，采用光学、电学、磁学等各种测量方法，研究注入前后材料的电、磁和介电等特性变化，弄清晶格取向、应力状态、金属电极接触等对薄膜产生阻变效应的影响规律，获得有效的基于离子束、电子束在纳米尺度实现阻变效应的操控方法。

采用脉冲激光沉积法，成功地在SrTiO3、Nb-SrTiO3、LaSrAlTiO3和LaAlO3等不同取向的基片上，制备取向不同、厚度不等的高质量外延的薄膜。研究了不同缓冲层上制备TbMnO3的电流-电压、介电损耗特性。在电极接触电特性的研究过程中，系统研究了Au、Ag等与Nb-SrTiO3接触的问题，肖特基势垒随着退火温度的升高而增加，表现出与金属无关的势垒变化特性。在TMO界面异质结中，发现与生长温度的有关的整流特性，研究上述不同取向的薄膜的磁、电、光以及界面等特性， 发现不同取向薄膜各向异性的磁特性。在低温生长的Pt/TMO/NSTO界面异质结中，通过一定的电压激励，发现高低比约为104阻变特性， 进行了相关的阻变随温度、面积和延时等研究，并分析了阻变发生的激励。在毫米到微米尺度内进行了TMO与离子束和电子束相互作用研究。在一特定的取向的薄膜中发现二种不同形式的阻变效应现象以及与之相关的电容回滞现象，并发现具有光电特性的TbMnO3异质结及其制备方法。在Applied Physics Letters等SCI 期刊发表论文11篇，申报发明专利4个，已授权2个。