PDF《粤早 辕 晕凿园郾 苑 杂则园郾 猿 酝灶韵猿 陶瓷界面电输运性...》

物理学报摇 粤糟贼葬 孕澡赠泽援 杂蚤灶援 摇 灾燥造援 远园袁 晕燥援 猿 渊圆园员员冤摇 园猿苑猿园源 M圆园员员 中国物理学会 悦澡蚤灶藻泽藻 孕澡赠泽蚤糟葬造 杂燥糟蚤藻贼赠 摇 澡贼贼责院辕 辕 憎怎造蚤曾遭援 蚤责澡赠援 葬糟援 糟灶 园猿苑猿园源鄄员 摇摇摇摇粤早辕 晕凿园郾 苑 杂则园郾 猿 酝灶韵猿 陶瓷界面电输运性质研究鄢 陈顺生员冤 摇 黄摇 昌员冤 摇 王瑞龙员冤 摇 杨昌平员冤圆冤L 摇 酝藻凿增藻凿藻增葬 陨 灾猿冤 摇 孙志刚源冤 员冤渊湖北大学物理学与电子技术学院袁 铁电压电材料与器件湖北省重点实验室袁 武汉摇 源猿园园远圆冤 圆冤渊燕山大学材料科学与工程学院袁 亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室袁 秦皇岛摇 园远远园园源冤 猿冤渊陨灶泽贼蚤贼怎贼藻 燥枣 酝藻贼葬造 孕澡赠泽蚤糟泽袁 哉则葬造 阅蚤增蚤泽蚤燥灶 燥枣 贼澡藻 砸怎泽泽蚤葬灶 粤糟葬凿藻皂赠 燥枣 杂糟蚤藻灶糟藻泽袁 耘噪葬贼藻则蚤灶遭怎则早摇 远圆园圆员怨袁 砸怎泽泽蚤葬冤 源冤渊武汉理工大学袁 材料复合新技术国家重点实验室袁 武汉摇 源猿园园苑园冤 渊圆园员园 年猿月员苑 日收到曰圆园员园 年缘月圆远 日收到修改稿冤 摇摇用渗银和银胶接触两种方法分别在多晶 晕凿园郾 苑 杂则园郾 猿 酝灶韵猿 陶瓷样品上制作电极袁用两线和四线模式对两种接触 界面的直尧交流特性进行测量援 结果发现院渗银电极与陶瓷样品之间具有很好的欧姆接触特性袁两线尧四线模式下的 电阻测量值相近袁并且没有电脉冲诱导电阻转变渊耘孕陨砸冤效应曰而用银胶接触作电极时袁灾鄄陨 曲线表现出关于原点对 称的非线性特征袁并出现稳定的室温 耘孕陨砸 效应援 两种不同方法制备的电极在交流电场下的输运也有很大差异院渗 银电极阻抗实部随频率增大而增大袁表现为趋肤效应曰而银胶电极阻抗实部随频率增大而减小袁当频率超过 苑 噪匀扎 时袁阻抗实部鄄温度曲线峰值出现分化援 结合扫描电镜的结果袁对两者在电输运特性差异上的原因进行了探讨援 关键词院 界面袁 接触电阻袁 耘孕陨砸 效应袁 钙钛矿结构锰氧化物 孕粤悦杂院 苑猿援 猿园援垣 赠袁 苑猿援 源园援原 糟袁 愿源援 猿苑援垣 择 鄢国家自然科学基金渊批准号院 员园苑苑源园源园袁 员园怨员员员圆园园缘缘 辕 粤园源园圆冤和教育部新世纪人才基金 渊批准号院 晕悦耘栽鄄园愿鄄园远苑源冤资助的课题援 L 通讯联系人援 耘鄄皂葬蚤造院糟责赠葬灶早岳 澡怎遭怎援 藻凿怎援 糟灶 员郾 引言多晶陶瓷界面因具有与体内晶格完全不同的 电子态而具有特殊的磁尧电性质袁并往往成为决定 多晶陶瓷和多晶薄膜样品电输运的主要因素袁且由 于在电子工业上的重要应用袁对界面特性的探讨也 一直是电子陶瓷的研究重点咱员要员圆暂 援 在多晶陶瓷中袁 界面因素包括晶粒之间的晶界尧异质相界和电极与 陶瓷表面之间的接触界面援 由于界面与体内有序晶 格间具有不一样的化学环境和能量状态袁导致其电 子状态和物化性质与体相相差甚大援 例如在电介质 材料中袁界面往往决定载流子迁移率大小及浓度分 布袁从而成为决定材料电尧热尧光尧磁及力学等宏观 性能的主导因素咱员猿暂 援 稀土掺杂锰氧化物具有庞磁电 阻效应和多种内禀奇异电子态袁是继铜氧化物超导 之后又一被着重研究的强关联电子体系援 上世纪 怨园 年代中期袁由于在稀土掺杂锰氧化物中发现界面相 关的低场磁电阻渊蕴云酝砸冤 效应和电致电阻渊耘砸冤 效 应袁对锰 氧化物界面特性的研究也不断受到重视咱员源要员怨暂 援 圆园园园 年袁蕴蚤怎 等人在 孕则悦葬酝灶韵 体系中发现 一种新颖的物理效应要 要 要电脉冲诱导电阻渊耘孕陨砸冤 转变效应袁即在脉冲电场作用下袁样品电阻在高尧低 两个不同阻态间随脉冲场方向变化进行切换咱圆园暂 援 耘孕陨砸 效应因在非易失性存储器和人工神经网络中 有巨大应用前景而深受关注援 此后袁很多研究小组 和个人对 耘孕陨砸 效应产生的物理机理展开了进一步 研究袁并 针对自己的实验提出了相应的物理模型咱圆员要圆缘暂 援 尽管如此袁目前对 耘孕陨砸 效应的产生机理 并未取得一致认识袁其中的一个争论焦点就是这种 奇特的电阻转变效应是源于样品本身的内禀性质 还是外在的界面行为援 本文中袁我们采用传统的固相反应方法合成钙 钛矿结构 晕凿园郾 苑 杂则园郾 猿 酝灶韵猿 氧化物袁并分别用渗银和 银胶两种不同接触方法制备电极援 通过对两种接触 界面输运特性的测量袁发现两者之间存在很大差 别援 我们结合 杂耘酝 的结果袁对产生输运性质差异的 原因进行了讨论袁并认为渗银电极中的银微粒在样 品表面发生了深度扩散袁从而忽略了样品表面层性 质的影响袁重掺杂是导致其与样品间形成欧姆接触 的原因曰而银胶电极与样品表面层间形成的空间电 荷区则是其表现出非线性特征的主要根源袁样品表 物理学报摇 粤糟贼葬 孕澡赠泽援 杂蚤灶援 摇 灾燥造援 远园袁 晕燥援 猿 渊圆园员员冤摇 园猿苑猿园源 园猿苑猿园源鄄圆 摇摇摇摇面层性质影响并决定其界面输运袁并依此证实了 晕凿杂则酝灶韵 体系中出现的 耘孕陨砸 效应源于电极与样品 表面间的接触界面袁是一种与块体表面层性质相关 的界面输运行为援 圆郾 实验方法 用传统固相反应方法制备多晶 晕凿园郾 苑 杂则园郾 猿 酝灶韵猿 样品援 为确保质量测量准确袁事先将 杂则悦韵猿 和 晕凿圆 韵猿 分别在源园园 益和怨园园 益 烘烧源 澡处理袁以除去其中的 湿气援 然后将化学计量的 杂则悦韵猿 袁晕凿圆 韵猿 和 酝灶韵圆 均 匀研磨袁并在员猿缘园 益 预烧 员园 澡袁再次研磨袁压片袁最 后在员猿缘园 益 烧结 员圆 澡援 用载射线衍射仪 渊阅砸韵晕鄄猿 型袁 悦则运琢 辐射冤 检测样品的晶体结构和相纯度袁其 结果表明样品具有很好的单相性袁结构为正交钙钛 矿结构袁空间群为 孕灶皂葬援 为尽可能减小实验中出现 的误差袁我们在同一样品的表面分别制备相同面积 大小的渗银和银胶电极袁其示意图如图 员 所示援 银胶 电极的制备是直接涂银胶于样品的表面袁而渗银电 极是 先将银浆刷在样品的表面袁 在 圆园园 益烘干员缘 皂蚤灶袁然后缓慢升温至缘愿园 益袁保温圆园 皂蚤灶后随炉 冷却至室温袁用长度相近的铜导线作引线援 测量中 用到的仪表包括测量直流性质的 运藻蚤贼澡造藻赠 圆源园园 万用 表和测量交流性质的 远源圆园 阻抗分析仪渊宰葬赠灶藻 运藻则则 耘造藻糟贼则燥灶蚤糟泽 蕴贼凿援 袁 栽葬蚤 宰葬灶冤援 样品的形貌及颗粒尺寸 用扫描电镜渊杂耘酝冤观察袁两种不同电极接触下的界 面输运用两线方法测量援 图 圆摇 在相同的外场下袁用渗银渊葬冤和银胶渊遭冤接触测量的 砸鄄栽 和 灾鄄陨渊内插图冤曲线 猿郾 结果和讨论 电阻测量通常有两线和四线两种测量模式援 两图员摇 在渗银和银胶两种接触下样品输运特性测量示意图 线法测量得到的电阻值包括了样品晶粒袁晶界以及 电极与样品表面之间的接触电阻援 而四线法仅包括 晶粒和晶界两部分袁排除了因电极与样品表面接触 产生的势垒电阻援 图圆是在相同的恒流负载 陨园 越 员园 皂粤 下袁分别用渗银和银胶电极测得的 砸鄄栽 曲线援 对 比图 圆渊葬冤和渊遭冤可以看到两个明显差异院一是不同 电极测量得到的电阻阻值相差很大袁差值在一个数 量级以上援 对渗银电极而言袁电阻峰值约 员郾 远 赘曰但 对于银胶电极袁峰值电阻超过 远园 赘援 二是金属要绝 缘体转变温度不一致援 前者在 圆猿园 运 附近袁而后者在 圆园愿 运 左右援 我们多次的实验结果也表明袁在两线测 量模式下用渗银电极测得的无论是峰值电阻还是 金属要绝缘体转变温度都与四线方法得到的结果 物理学报摇 粤糟贼葬 孕澡赠泽援 杂蚤灶援 摇 灾燥造援 远园袁 晕燥援 猿 渊圆园员员冤摇 园猿苑猿园源 园猿苑猿园源鄄猿 摇摇摇摇一致袁表明渗银电极与样品表面之间没有肖特基势 垒存在袁为欧姆接触袁其测量结果排除了电极接触 影响袁直接反映样品体输运性质援 然而袁用两线银胶 电极测得的结果与四线测量结果大不相同袁得到的 电阻值远远大于四线测量值袁并且从 砸鄄栽 曲线得到 的转变温度也远低于样品本身的转变温度渊居里温 度冤袁说明银胶电极与样品之间存在势垒袁所测电阻 主要源于电极接触袁其测量结果直接反映电极和块 体间的界面输运特性援 这一结论在 灾鄄陨 曲线上可以 进一步得到证实援 如图 圆 内插图所示袁为消除测量步 进差异产生的影响袁电压步进统一为 园郾 园员 灾辕 杂援 对 于渗银电极袁在整个电压测量范围内袁灾鄄陨 曲线都表 现出很好的线性特征援 而对于银胶电极袁在电压小 于 园郾 .

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