半金属颗粒复合体系中磁输运的研究

摘要

半金属氧化物由于重要的理论价值和广泛的应用前景而倍受关注。在半金属氧化物的多晶、冷压粉末以及其它材料的复合物等颗粒体系中，均发现外磁场导致电阻显著下降的普遍现象，这固然与材料的内禀性质是密不可分的，但其颗粒边界同样起了至关重要的作用，这种外禀磁电阻效应与穿越颗粒边界的输运过程密切相关。由于颗粒边界性质(颗粒边界的电磁性质、颗粒边界中的局域态、颗粒边界的厚度和粗糙度等)的差异，导致了复杂多变的磁电阻行为。然而，目前已经建立的各种理论模型还不能对颗粒间的输运过程做出全面的描述，所以确定颗粒边界中占主导地位的输运机制及其对宏观输运行为的贡献以及外禀效应占主导地位时内禀特性对磁输运的影响是当前相关研究的一个重点内容之一。 本文对半金属氧化物颗粒复合体系的磁输运的研究主要集中在： 1．剩磁对磁电阻影响的研究。以冷压二氧化铬粉末为研究对象，考虑到二氧化铬粉末颗粒表面存在一层三氧化二铬，随着退火时间的增加，三氧化二铬层厚度也相应增加，相邻颗粒间的绝缘性越来越好，我们认为相邻二颗粒构成纳米尺度的“自旋阀”，颗粒间的电子输运为弹性直接隧穿；同时，由于绝缘层中存在局域态，电子除了可以直接隧穿外，还可以沿着绝缘层中的局域态链进行非弹性隧穿。我们采用双通道模型，一个是与自旋相关的弹性直接隧穿通道，另一个是与自旋无关的高阶非弹性隧穿通道。首次提出剩磁对磁电阻的影响，即剩磁的存在削弱了磁电阻效应。解释了冷压二氧化铬粉末体系的实验现象。 2．半金属颗粒复合体系的网络模型。以冷压二氧化铬粉末、双钙钛矿结构的Sr<,2>FeMoO<,6>粉末和多晶为研究对象，考虑到粉末颗粒表面存在绝缘层或晶粒间存在磁死层，相邻颗粒间或晶粒问的电子输运有二种占主导地位的机制(自旋相关的弹性直接隧穿和自旋无关的高阶非弹性隧穿)，利用无规电阻网络模型，将两种电阻按一定的组分无规地置于网络中，很好地解释了相关的实验现象，不同的实验现象的差异归于两种主导机制竞争的结果。与并联、串联模型相比，电阻网络模型显然更适于描述颗粒体系的输运性质。

目录

文摘

英文文摘

声明

前言

第一章磁电阻概述

第二章半金属颗粒复合体系的磁输运模型

第三章剩磁对半金属颗粒复合体系磁电阻的影响

第四章半金属颗粒体系磁输动的网络效应

总结

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致谢