稀土金属掺杂非晶碳颗粒薄膜的磁性及输运性质

摘要

金属掺杂非晶碳颗粒膜在光学器件、高密度磁记录和磁性传感器等方面具有重要的应用价值。非晶碳母体中的碳?碳成键多变，我们可以通过掺入稀土金属颗粒引入磁性或电荷掺杂，以及改变制备条件来调控非晶碳母体中sp2/sp3成键比例，从而改变非晶碳母体的光学及输运性质。
　　我们利用对向靶直流磁控溅射方法在室温下制备了Gd/C颗粒薄膜，并在300～650℃温度范围内对样品进行退火处理。高分辨透射电镜图像表明，退火温度的升高使Gd颗粒尺寸变大形成颗粒团簇，同时颗粒团簇间距增大，并且Gd颗粒团簇也逐渐出现结晶行为。选区二维拉曼图像显示，退火温度达到500℃以上时，母体的石墨化程度变大，石墨化区域形成导电通道连接Gd颗粒团簇。随着测量温度升高，高场下磁电阻的符号由负变为正再变为负。这是由于在不同温度区间内，分别存在隧穿传导、波函数收缩效应以及颗粒边界散射效应，并且在温度区间边界处相互竞争，从而引起磁电阻符号的变化。退火温度升高使出现正磁电阻的温度区间变大。
　　将非磁性稀土金属Lu掺入非晶碳母体，排除了磁性金属给体系磁电阻带来的影响，可以进一步分析输运特性的物理机制。在低温时（T??????)，Lu/C颗粒薄膜的导电机制符合跃迁导电。在温度范围为100K??T?300?K时，体系的传导机制为颗粒边界散射效应。导电机制也直接影响Lu/C颗粒薄膜的磁电阻。高温下的负磁电阻来源于颗粒边界散射效应。低温时出现的正磁电阻来源于自旋阻塞效应。退火处理后Lu/C颗粒薄膜的电导率迅速增大，正磁电阻效应更加明显。

目录

声明

第一章 综 述

1.1 碳材料的自旋电子学研究

1.2 磁性材料与碳的复合体系研究

1.3 理论背景

1.4 存在的问题及本论文的工作

第二章 样品制备、结构表征与物性测量

2.1 薄膜样品的制备

2.2 结构表征

2.3 物性测量

第三章 Gd掺杂非晶碳颗粒薄膜的微观结构及输运性质

3.1 Gd掺杂非晶碳颗粒薄膜的微观结构表征与成分分析

3.2 Gd掺杂非晶碳颗粒薄膜的磁性质及电输运性质

3.3 Gd/C颗粒薄膜的磁电阻效应

3.4 Gd/C颗粒薄膜的透明导电特性

3.5 本章小结

第四章 Lu掺杂非晶碳颗粒薄膜的微观结构及输运性质

4.1 Lu掺杂非晶碳颗粒薄膜的微观结构及磁性质

4.2 Lu/C颗粒薄膜的电输运性质

4.3 Lu/C颗粒薄膜的磁电阻效应

4.4 本章小结

第五章 结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢