YMnO3薄膜樣品是屬於鈣鈦礦結構氧化物，不同結構的 YMnO3
有著不同的表象，圖 4.2.1 與圖 4.2.2 分別表示六角晶系 YMnO3及正
(D162h，62)，六角晶系 YMnO3 結構含有錳氧六面體，五個頂點皆被 O2- 離子佔滿，正交晶系 YMnO3結構則是錳氧八面體，六個頂點皆被 O2- 離子佔滿，而中心離子皆為 Mn3+，Y 座落在 MnO 多面體層與層 的中間，晶格參數如表4.2.1。
我們初步地觀察樣品外觀，YSZ 與 SrTiO3基板在可見光下為透 明的，鍍上樣品的YMnO3薄膜則呈現黑色，黑色是來自於錳的顏色；
我們進一步的使用偏光顯微鏡觀察樣品表面，圖4.2.3 與圖 4.2.4 分別 為YMnO3薄膜樣品放大200 及 1000 倍的正面影像，無論是六角晶系 結構或正交晶系結構的 YMnO3薄膜幾乎為均勻的平層狀堆積，表面 的小點狀物視為雜質或缺陷，另外就沒有發現顆粒狀的物質或粗糙破 裂處，接著，再使用掃描式電子顯微鏡(JSM-6300)更深入地觀察樣 品，控制外加偏壓為15 kV，電流為 260 µA，放大倍率為 5000 倍，
圖 4.2.5 與圖 4.2.6 分別為為六角晶系與正交晶系 YMnO3薄膜的掃描 式電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)圖，可以看出薄膜 的表面是相當光滑平坦的，照片中一些顆粒狀的物質視為雜質，同時 我們也發現了正交晶系 YMnO3薄膜樣品清楚地呈現許多奈米尺度的 顆粒佈滿整個表面，但此現象在六交晶系 YMnO3薄膜並不顯著，我 們認為是薄膜與基板晶格不匹配(mismatch)的問題[34]，在 YSZ 基板 中，沿 YSZ ]
3 1 , -3
1 , -3
[2 方向的相鄰正離子(Y 或 Zr)間之距離為 6.304
Å，而六角晶系YMnO3中，相鄰的Y離子在 a 軸的距離為 6.139 Å， 因此長在YSZ基板上的 YMnO3薄膜，在 a 軸上伸長了2.69%；正交 晶系 YMnO3薄膜的 a (5.245 Å)與 b (5.768 Å)軸分別座落在SrTiO3基 板 ab 平面的斜邊( 2a = 5.522 Å)，因此長在SrTiO3基板上的YMnO3
薄膜，在 a 軸上撐開了 4.97%，在 b 軸上壓縮了 5.50%[36]，相較之
下 YMnO3薄膜與 SrTiO3基板較不匹配，因此在 SEM 上看見奈米尺
度的顆粒可能是不匹配情況下產生的縫隙。
X 光繞射能譜(X-ray diffraction pattern)是由國立交通大學電子物 理系莊振益教授實驗室的謝志昌學長所量測，圖5.2.7與 5.2.8分別為 六角晶系與正交晶系 YMnO3 薄膜的 X 光繞射能譜圖，在六角晶系 YMnO3薄膜樣品中，溫度必須加熱至750˚C才有 YMnO3的相出現，
繼續升高溫度，六角晶系YMnO3的峰值就越明顯；在正交晶系YMnO3
薄膜樣品中，700˚C 即可發現 YMnO3的相，繼續加熱至 880˚C，正 交晶系 YMnO3的峰值就更明顯，皆表示此批樣品的純度相當高，沒 有多餘的雜相出現；另外，J. Dho[37]與X. Marti[38]同樣使用脈衝雷 射蒸鍍法分別製程以YSZ為基板的六角晶系YMnO3及以SrTiO3為基 板的正交晶系 YMnO3 薄膜，XRD 圖與我們的薄膜樣品有相同的結 果，表示樣品的可信度也相當高。