本发明所设计的技术方案为：钙钛矿镧钙锰氧单相薄膜材料，由镧、钙、锰和氧元素等组成的薄膜。所述薄膜是化学式为La1-xCaxMnO3的钙钛矿单相薄膜，所述化学式中的La为镧、Ca为钙、Mn为锰、O为氧。x为元素组分，0.35＜x≤1。所述的双层钙钛矿结构由两层结构构成：第一层沿着衬底连续生长的薄的平面薄膜结构，其厚度为0-40 nm；第二层沿着连续的平面薄膜继续外延生长。此时，第二层具有垂直排列的纳米结构。该结构一直往上生长，直到薄膜的顶部。总体薄膜厚度与薄膜的沉积时间相关，厚度可达微米量级。

本发明公开了一种具有垂直排列纳米结构的双层钙钛矿锰氧化物单相薄膜材料，其生长在衬底上，所述双层钙钛矿锰氧化物单相薄膜材料的化学式为La1?xCaxMnO3，0.35＜x≤1，其双层结构由一层沿着衬底外延生长的0?40 nm厚的连续层和垂直于连续层的纳米柱层构成，所述纳米柱层沿着连续层外延生长。本发明还公开了一种具有垂直排列纳米结构的双层钙钛矿锰氧化物单相薄膜材料的制备方法及其应用。本发明的材料具有显著的垂直磁异向性和可调的、具有宽的工作温度范围的低场磁阻效应。

具有垂直排列纳米结构的复杂氧化物薄膜材料相对于传统的平面结构的薄膜材料，因为其有比衬底面积大得多的垂直界面面积，以及额外生成的晶界，界面耦合和界面应变调节，使得其特性和功能性显著不同于传统的平面膜结构。

目前，具有垂直排列纳米结构的薄膜主要为两相的复合薄膜。这种垂直排列的纳米结构典型地可以在自组装的两相纳米复合膜中，由于两相之间以及每个相与衬底之间存在较大的晶格失配，诱导而形成。两相复合薄膜的第二相通常为二元或三元金属氧化物，如ZnO、MgO、V2O3、Sm2O3、CeO2、NiO、CoFe2O4、NiFe2O4、BiFeO3、BaZrO3等。通过两相之间的强的耦合和界面以及晶界效应，可以获得增强的物理性能和多样的功能性，包括界面诱导的高温超导性、显著增强的低场磁阻、应变增强的铁电性、磁电性和多铁性，以及新型的介电耦合和磁光耦合效应等。然而，到目前为止，具有垂直排列的纳米结构的复杂氧化物单相薄膜，却鲜有报道。

垂直排列的纳米结构的合成是很复杂的一个技术。对于单相薄膜，仅仅通过控制衬底与薄膜之间的晶格失配，很难获得一个期望的垂直排列的纳米结构的生长。为了实现所期望的垂直排列的纳米结构，除了晶格应变外，还需要仔细地调整热力学和动力学参数，如衬底温度、氧气压力、组分、距离尺度、生长速率等，这被认为是一项非常尖端复杂的技术。钙钛矿锰氧化物具有巨磁电阻、相分离、大的自旋极化和磁各向异性等令人着迷的物理现象，从而提升了人们对自旋电子学的发展的期望。钙钛矿锰氧化物的本征的巨磁阻效应通常需要几个特斯拉的高磁场来触发，并且被限制在一个狭窄的温度范围内，这阻碍了实际应用，例如高密度磁存储设备或磁头传感器，它们往往需要在低磁场和宽的温度范围下运行。因此，钙钛矿锰氧化物中的外诱的低场磁阻效应更受到关注。这种外诱的低场磁阻效应可以在低的磁场下（小于1 T）和宽温度范围内实现高的磁阻。而要实现这种低场磁阻效应取决于对微观结构的控制，如界面、晶界和相界以及自旋极化隧穿结等微观结构控制。

本发明是采用脉冲激光沉积法沉积薄膜，同时在沉积的过程中，通过施加不同强度的强磁场来调节薄膜的微结构，制备出具备垂直磁异向性和可调的、可在宽的工作温度范围内工作的具有低场磁阻效应的双层钙钛矿锰氧化物单相薄膜材料。

荆楚理工学院（Jingchu University of Technology）简称“荆楚理工”，位于湖北省荆门市，学院于2007年3月经教育部批准由初创于1956年的沙洋师范高等专科学校和始建于1984年的荆门职业技术学院合并组建而成， [2] 是一所省属公办全日制普通本科高等学校，为湖北省首批地方本科院校转型发展试点学校、“湖北省2011计划”首批牵头高校，“实行“省市（荆门）共建、以省为主”的管理体制。 截至2022年3月，学院占地面积2400余亩，校舍建筑面积35.87余万平方米；设有16个教学学院（部），开设本科专业43个，专科专业15个，涵盖理、工、农、医、文、教、管、艺等8大学科门类；在编教职工1134人，有教授、副教授等高级职称人员342人，博士、硕士678人。享受国务院及湖北省政府特殊津贴的专家4人；有全日制普通在校生19615人，其中本科生13998人。

对制得的目标产物分别使用扫描电镜和X射线衍射仪进行表征。由其结果可知，目标产物为外延薄膜。其中，薄膜的厚度500 nm以上。其中，从衬底外延生长一层连续的薄的平面膜，厚度为0-40 nm,在平面膜上面为垂直排列、外延生长的纳米柱薄膜。纳米柱的直径为10-60 nm左右。薄膜中各元素的含量和组分与靶材相同。其二，对制得的目标产物再分别使用磁性（SQUID）和输运特性（PPMS）测量，由其结果可知，具有垂直排列纳米结构的双层钙钛矿锰氧化物单相薄膜，其具有垂直磁异向性的明显特征，同时其输运结果显示，其在温度为150 K温度下,测量磁场为1 T的条件下，其低场磁阻高达 45 %。同时，在127-200 K的温度范围内，其低场磁阻值大于25 %。其三，本制备方法还有着目标产物中的化学计量比可精确地控制，工艺简单、易掌握，所需的设备少、制备的成本低、利于大规模的工业化生产的特点。

本专利成果采用技术转让，技术入股，技术合作等成果转化方式，希望进一步实现该专利的有益效果，有兴趣皆可面议。