強關聯氧化物薄膜光（熱）感生熱電勢效應及探測器應用.pdf

1、傾斜襯底上生長的La1-xCaxMnO3(LCMO)及YBa2Cu3O7-δ(YBCO)薄膜具有激光感生熱電勢(LITV，或激光感生電壓)效應。我們進一步發現了傾斜襯底上生長的La1-xSrxMnO3(LSMO)、La1-xPbxMnO3(LPMO)、La1-xSrxCoO3(LSCO)、Sm1-xSrxMnO3(SSMO)、La1-xBaxMnO3(LBMO)薄膜同樣具有該效應。我們通過建立微電源網絡模型、瞬時平面熱源模型并結合原子層

2、熱電堆模型，得到了隨時間變化的激光感生電壓公式，從而為設計快響應探測器件提供了理論基礎。依據該公式，可以對薄膜的一些參量如Seebeck系數、熱擴散常量、光穿透深度等進行間接的測量。實際上公式本身就提出了一種用脈沖激光測量薄膜參量的新方法。 根據該公式，從器件應用的角度，探討了強關聯氧化物薄膜光(熱)探測器的設計問題。在時間域：分析了薄膜參量對探測器的靈敏度、響應時間和品質因數(定義為靈敏度與響應時間之比，即電壓信號峰值/信號上

3、升時間)的影響；此外還研究了負載電阻對薄膜探測器響應時間的影響，發現負載電阻越小，則響應越快。在頻率域：討論了薄膜參量對激光感生電壓信號的傅立葉變換幅值譜和相位譜的影響。 由公式導出了脈沖激光能量與激光感生電壓信號峰值之間的線性關系，并據此設計了峰值保持型寬光譜(從紅外到紫外)、快響應的LCMO、YBCO、LSMO、LPMO及LSCO薄膜激光能量/功率計。 通過對激光感生電壓公式取時間積分，從而提出了時間積分型激光能量計

4、的設計原理，并分析了測量的誤差。 通過對激光感生電壓公式做傅立葉變換，進而提出了傅立葉變換型激光能量計的設計原理。 分析了激光感生電壓信號的下降沿(即信號的衰減時間常量)與YBCO薄膜厚度之間的關系，得到了兩者之間的經驗關系式，進而提出根據激光感生電壓信號來測量YBCO薄膜厚度的一種新方法，并對測量誤差進行了分析。 采用并聯電阻模型，找到了描述LITV信號的精確數學表達式，并據此進一步提出分析物理過程的并聯模型。

5、 此外，本論文還對傳統型的高溫超導薄膜及新型的超大磁電阻薄膜測輻射熱儀做了討論。并以La0.8Sr0.2MnO3及La0.67Ca0.33MnO3-Ag薄膜為例，提出了新的計算電阻溫度系數(TCR)的洛侖茲擬合方法，另外還分析了磁場對La0.67Ca0.33MnO3-Ag薄膜的最大TCR系數和最大TCR系數所對應的溫度的影響，以及磁場影響下，最大TCR系數和所對應的溫度之間的關系，并指出可以采用施加磁場的方法來提高測輻射熱儀的工