[发明专利]一种超薄镧锶锰氧薄膜界面死层的改善方法

说明书

本发明提供了一种超薄镧锶锰氧薄膜界面死层的改善方法，包括如下步骤：（a）对SrTiO₃基板进行表面台阶处理，获得具有TiO₂表面台阶的基板；（b）采用脉冲激光法在步骤（a）所得的基板上沉积LaAlO₃薄膜，使得在LaAlO₃/SrTiO₃界面出现二维电子气；（c）采用脉冲激光法在步骤（b）所得的LaAlO₃/SrTiO₃上沉积超薄La_0.7Sr_0.3MnO₃薄膜。本发明首先采用酸将SrTiO₃基板处理为具有特定宽度的台阶状态，然后在其上沉积LaAlO₃薄膜，使得在界面处形成一层二维电子气，最后再沉积La_0.7Sr_0.3MnO₃薄膜，从而减少甚至除去镧锶锰氧界面死层，该界面死层可通过控制LaAlO₃的厚度和生长条件进行调控。本发明制备工艺简单，适用范围广，利于实用化，具有广泛应用前景。

技术领域

本发明涉及一种氧化物薄膜界面死层的改善方法，具体地说是涉及一种超薄镧锶锰氧薄膜界面死层的改善方法。

背景技术

锰氧化物薄膜物理性能优异，具有较高的自旋极化率、巨磁电阻、半金属特性等，在场效应管、磁存储器件、微传感器件等集成微电子领域具有广泛的应用前景。在锰氧化物薄膜中，镧锶锰氧由于具有高于室温的居里温度收到研究人员的广泛关注。近二十年中，镧锶锰氧薄膜的制备、性能评价及其物理机制是锰氧化物领域的研究热点之一。然而，随着镧锶锰氧薄膜厚度减小，在界面会出现死层区，在死层区内，薄膜的自旋极化率、居里温度急剧下降甚至消失，这限制了镧锰氧化物薄膜在自旋学电子器件中的应用。

针对薄膜死层的问题，研究人员发现镧锶锰氧界面的死层可能是由于电子相分离、晶体结构改变、轨道重构等原因造成的，利用应力、掺杂等手段可以改善超薄镧锶锰氧薄膜的死层问题，虽然通过应力或掺杂方式可在一定程度上缓解超薄镧锶锰氧死层，但随着锰氧化物结构发生相应变化，薄膜的内秉磁相互作用也随之发生改变，镧锶锰氧的居里温度和自旋极化率受到抑制。此外，应力或掺杂手段的工艺复杂，不利于实际应用。因此，开发一种可简单有效改善镧锶锰氧薄膜死层的方法对于镧锶锰氧自旋学器件的实用化具有重要意义。

发明内容

本发明的目的就是提供一种超薄镧锶锰氧薄膜界面死层的改善方法，以解决现有超薄镧锶锰氧薄膜界面死层改善方法工艺复杂，不能去除界面死层等问题。

本发明的目的是这样实现的：

一种超薄镧锶锰氧薄膜界面死层的改善方法，包括如下步骤：

（a）对SrTiO₃基板进行表面台阶处理，获得具有TiO₂表面台阶的基板；

（b）采用脉冲激光法在步骤（a）所得的基板上沉积LaAlO₃薄膜，使得在LaAlO₃/SrTiO₃界面出现二维电子气；

（c）采用脉冲激光法在步骤（b）所得的LaAlO₃/SrTiO₃上沉积超薄La_0.7Sr_0.3MnO₃薄膜。

步骤（a）中，首先将SrTiO₃基板分别在无水乙醇、去离子水中超声清洗；然后将清洗后的基板在酸性溶液中浸泡，再放入去离子水中超声清洗，经退火处理后得到具有TiO₂表面台阶的基板。