具有鈣鈦礦結構的(R
1-x,A
x)MnO
3(R是三價的稀土族元素,A是 二價的鹼土族離子)材料被發現具有龐磁阻(Clossal-magnetoresistant;
CMR)的現象之後,便有著極大量的研究者投入此極具應用潛力的領 域。龐磁阻材料展現了豐富的物理特性,有著順磁-鐵磁相變,絕緣 金屬相變,還有電荷有序排列等物理現象被發現。為了解釋絕緣-金 屬的相變,Zener於1951年首度提出雙重交換機制(Double exchange;
DE)理論[1]。然而此理論卻無法精確解釋龐磁阻材料的現象。直至 1995年六月,A. J. Millis提出Jahn-Teller distortion理論,引進極化子的 概念詴圖解釋之[2],卻仍然出現毗漏。
此 困 難 延宕 至 當時 的 龐 磁阻 理 論基 礎 『 均相 性 (Homogenius phase)』被修正成『非均相性(Inhomogenius phase)』進而帶入了重要 的相分離(Phase seperation)概念[3],在此概念下,繁雜的計算也隨 著電腦科技逐漸發達而獲得解決。在1999年,相分離因為掃描穿隧電 子顯微鏡(Scanning tunneling microscopy; STM)的發明,獲得了最 直接的證據[4]。也有團隊利用測量熱導率,導電率等的方式,證明 了龐磁阻材料的鐵磁金屬態與絕緣相有相共存[5],其鐵磁金屬相以 及絕緣相,會在材料當中互相競爭,因而展現著材料整體巨觀的物理 特性[6]。現在相分離的假設普遍能被研究者們所接受,並且也能藉
此解釋以往被認為只有DE以及Jahn-Teller distortion兩種現象時,不能 解釋的問題。
Jahn-Teller distortion會伴隨著極化子的產生。2000年,有研究團 隊觀察到,對此材料作中子散射所得到的結果,與其電阻對溫度的變 化結果互相匹配[7],透露了極化子在龐磁阻現象中,扮演著很重要 的角色。在我們實驗室一系列的研究當中[8-10],證實了藉由激發探 系統所量測到的光譜,其快弛緩行為與極化子的存在高度相關,我們 將藉此檢測本論文的樣品之品質。
隨著鎖模雷射不斷進步,其脈衝寬度已經可達飛秒等級。如此的 脈衝雷射在雷射加工上的應用也備受關注。由於飛秒脈衝的能量極低,
因此在加工上可避免熱融的現象,以剝離(ablation)的方式蝕刻材料,
避免材料毀損及大顆粒的碎屑產生。若是將此技術運用在鍍膜技術上,
取代傳統的奈米秒脈衝雷射,那麼薄膜的品質會因超快雷射脈衝自靶 材打出的顆粒極為細小,而減少大顆粒的形成,提升薄膜品質。目前 已有若干團隊運用超快雷射於此[11][12],但鮮少有團隊濺鍍組成複 雜的氧化物。而本論文便是首度嘗詴以超快雷射濺鍍La0.7Ca0.3MnO3
薄膜,並藉著其物性檢測薄膜品質。
本論文的架構為:第一章是緒論;第二章介紹龐磁阻(CMR)基本 物理特性;第三章介紹樣品的製備與基本量測檢視樣品品質;第四章
則是介紹實驗OPOP系統;第五章則是實驗結果和討論;第六章則是 結論以及未來工作。