多晶SrFeMoO晶界型磁电阻效应研究

摘要

该文首先采用固相反应方法合成了纯相的多晶Sr<,2>FeMoO<,6>块体材料,进而通过机械球磨过程调制其晶界状态.研究晶界状态的改变对多晶Sr<,2>FeMoO<,6>晶界型磁电阻效应的影响的同时,探索晶界型磁电阻效应的相关机理问题.X射线衍射(XRD)分析表明,机械球磨过程并没有改变多晶Sr<,2>FeMoO<,6>的晶体结构,但却在样品中引入了SrMoO<,4>绝缘相,其含量随球磨时间的增加而增加,但最终将趋于饱和.X光电子能谱(XPS)分析进一步确定了SrMoO<,4>绝缘相存在于多晶样品的晶界表面.差示扫描热分析(DSC)表明机械球磨在引入SrMoO<,4>绝缘相的同时,也在晶界附近引入了大量缺陷.这些晶界状态上的变化对多晶Sr<,2>FeMoO<,6>晶界型磁电阻效应有十分重要的影响.不同温度下的磁电阻测量结果表明,低能球磨过程引入的SrMoO<,4>绝缘相使晶粒间的绝缘势垒得到了加强,更有利于自旋极化电子在晶粒间的隧穿,从而提高了低温下多晶Sr<,2>FeMoO<,6>的磁电阻值.然而随着温度的升高,样品的磁电阻值迅速下降,表现出较强的温度依赖关系.这种现象是由于随着温度的升高,电子在晶界局域态间的非弹性跳跃逐渐增强引起的,而局域态的浓度又与晶界缺陷等因素密切相关,所以机械球磨过程在晶界处引入的大量缺陷是磁电阻温度依赖关系恶化的主要原因.利用传统的铁磁金属-绝缘颗粒系统的电导理论,从载流子导电角度可以很好地对上述实验现象进行合理的解释.进一步的分析发现,多晶Sr<,2>FeMoO<,6>样品的电导主要由两种导电通道构成:与温度平方根的倒数成e指数关系的自旋相关的晶粒间的隧穿通道和与温度成幂指数关系的自旋无关跳跃通道.这两种机制具有不同的温度依赖关系:低温时,前者起主要作用;高温时,后者占主导地位.晶界状态的改变对以上两种通道都产生了明显的影响,从而也对多晶样品的电、磁输运性质产生十分重要的影响.通过研究再次证明了改善晶界质量是提高多晶晶界型磁电阻效应的一种行之有效的途径.一方面通过提高绝缘势垒层的质量以提高低场磁电阻效应;另一方面,可以通过减少晶界缺陷以改善磁电阻的温度依赖关系.

目录

文摘

英文文摘

第1章引言

1.1磁电阻效应介绍

1.1.1磁电阻效应的定义

1.1.2磁电阻效应的分类

1.2几种常见的磁电阻材料

1.3半金属氧化物Sr2FeMoO6的磁电阻效应介绍

1.4本论文的研究目的和意义

第2章样品的制备

2.1固相反应法制备多晶材料简介

2.2多晶Sr2FeMoO6块体的制备

2.2.1原料

2.2.2样品的化学配比

2.2.3样品的制备过程

2.3多晶Sr2FeMoO6粉末样品的制备

2.4本章小结

第3章样品的结构测试与分析

3.1 X射线衍射谱(XRD)

3.1.1多晶Sr2FeMoO6块体样品的XRD谱

3.1.2不同球磨时间样品的XRD谱

3.2 X光电子能谱(XPS)

3.3差示扫描热分析(DSC)

3.4本章小结

第4章样品的电、磁学性质测量与分析

4.1样品的电输运性质

4.2样品的磁学性质

4.3本章小结

第5章有关晶界型磁电阻效应产生机理的探索

5.1几种常见的磁电阻效应机理模型的介绍

5.1.1锰氧化物庞磁电阻效应(CMR)的产生机理——双交换模型(DE)

5.1.2磁多层结构巨磁电阻效应(GMR)的产生机理——二流体模型

5.1.3隧道巨磁电阻效应(TMR)的产生机理——Julliere模型

5.2对多品Sr2FeMoO6晶界型磁电阻效应机理的探索

5.2.1铁磁金属-绝缘体颗粒系统的电导模型

5.2.2利用此模型对多晶Sr2FeMoO6晶界型磁电阻效应实验结果的解释

5.3本章小结

结论与展望

参考文献

论文发表情况

致谢

附录:曲线拟合方法以及线性方程组的求解程序