收藏本站
《苏州大学》 2003年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高自旋极化颗粒复合材料磁输运性质的实验研究

陈亚杰  
【摘要】: 磁电子学是当今国际凝聚态物理和材料科学界关注的方向之一,它是小型化,快速化,高存储密度,高灵敏磁性器件的基础。自旋电子学的基础研究有着丰富的物理内涵,应用研究又具有明确的应用目标和广阔的市场前景。目前,非挥发性磁存储记忆器件—磁存储器Magnetic Random Access Memory(MRAM)的研究和开发已成为自旋电子学研究的主要应用目标;而在室温和低磁场下,具有足够大的磁电阻(MR)效应成为实现MRAM器件应用的前提。采用高自旋极化率(P)的材料是产生大的隧穿磁电阻(TMR)效应的关键之一,而半金属(half-metal)铁磁材料的自旋极化率P理论上可达100%。近年来,实验上已制备出许多具有高自旋极化率的氧化物材料,如CrO_2(P=98.4%)、Fe_3O_4(P=-80%)和LaCaMnO_3(P=78%)等,与理论预言的半金属材料十分接近。半金属CrO_2被认为是最具开发潜力的、理想的自旋电子器件的电极材料。虽然单晶CrO_2的MR并不大,但多晶CrO_2薄膜和冷压CrO_2粉末体低温下具有较大的负MR效应(23~30%)。而在CrO_2/Cr_2O_3复合物中,其低温磁电阻可增强到-50%。因此,采用CrO_2-绝缘颗粒复合的方法,以形成新的微结构来调整颗粒界面状态和隧穿势垒性质,是降低外磁场、增强外禀磁电阻效应的有效手段。目前,爱尔兰(Coey)、德国(Ziese)、美国(Chien、Xiao、Tang、IBM)等国的研究组已经开展了一些CrO_2制备和磁输运机制的研究工作,但未有CrO_2颗粒复合材料磁输运性质的详细研究报道。 本论文的目的是研究两类复合材料:针形CrO_2和球形绝缘颗粒复合型;聚合物包裹CrO_2颗粒型。系统地探讨组分对微结构和磁电阻效应的影响,以及复合材料中的磁输运机制;分析这两种复合体系的微观结构与磁输运性质的关系;寻找室温下增强磁电阻效应的有效途径和方法。 主要研究内容包括: 高自旋极化颗粒复合材料磁输运性质的实验研究 摘要 1.CrO。0O。颗粒复合物 这是针状、导电的磁性CrOZ颗粒和粒径比CA12大得多的、球形且绝缘的非磁 TIO。颗粒的复合材料。我们重点研究了这两类不同几何形状和大小、自旋极化和导 电性能相差甚远的两相复合材料的磁输运性质。 门)磁电阻与逾渗效应。TIO。颗粒的粒径比CrO。大得多,形状为球形,这 两种颗粒复合形成一类新的微结构,以降低CtoZ渗流阈值浓度,提高 低场磁电阻。实验表明,渗流阈值 p产19.2,比相同粒径、形状的 CrO。颗 粒复合体要低,并再次证实了逾渗阈值附近,复合体的MR达到极大 ~9.2%,T-77K人这进一步表明在金属一绝缘体相变附近的微观结构对磁 电阻效应产生重大的影响。这在CrOZ颗粒复合体磁输运研究中尚属首 次。同时,我们提出采用针形CtoZ颗粒等效排空体积的方法,研究了微 几何结构与逾渗阈值的关系。研究发现,这类微结构在室温下存在一个 非普适电导临界指数 tk2),并指出电子跃迁hopping)是电输运的主 要机制。 (2)应用阻抗谱分析技术首次研究了 CrOZ-TIOZ颗粒复合体的磁电阻效应, 探讨了晶粒与晶界电阻对磁输运的贡献。实验表明,不仅晶界(颗粒边 界)的电磁性质对磁电阻有重要作用,而且CrOZ晶粒与晶界电阻率配比 对磁电阻也有很大的影响。特别是在逾渗阈值附近,CrOZ晶粒及颗粒边 界的结构和性质对磁电阻和阻抗图谱有显著的影响。讨论了微观结构、 颗粒取向度和阻抗图谱的关系。首次报道了采用谱分析技术分离CrO。 颗粒复合体微几何结构对磁电阻效应贡献。 u)系统地研究了渗流阈值附近复合材料在不同温度下 (7I00K)的 AC响 应和磁阻抗效应。这种半金属CrOZ颗粒复合材料的频率响应和磁阻抗效 应的研究迄今未见报道。实验研究发现:AC磁电阻随着频率的增高由负 匹互 高自旋极化颗粒复合材料四输运性质的实验研究 摘要 磁电阻渡越到正磁电阻效应,而正、负磁电阻的开关频率从n又是温度 的函数,且与温度成正比。因此,这种开关效应可能成为新型高频自旋 电子器件开发的基础。 2.CrO。一聚苯乙烯复合物 首次研究了半金属CrO。颗粒与聚合物组成的复合材料。采用聚合物溶液包 裹技术,在CtoZ颗粒外包裹一层聚苯乙烯聚合物,以形成隧穿势垒,达到增大 低场磁电阻效应的目的。率先报道了CrO。颗粒表面的聚苯乙烯绝缘层厚度为~ 2 urn时,在室温下观察到一个很大的磁电阻:MR=.8.2%,H=6.SKOe(通常: J~2%人 探索了一条增大低场高温磁电阻的新途径。并对这类半金属聚合物 复合材料的电学、磁学、磁输运性质、导电机制、热分析和微观结构进行了较 为系统的分析和讨论。 3.CrO。颗粒晶体学性质与磁电阻的关系 对CrO粉末颗粒进行不同时间的球磨,研究CA12颗粒尺寸、晶?
【学位授予单位】:苏州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:O4-33

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 佘永柏;自旋极化原子氢[J];物理;1982年10期
2 佘永柏;自旋极化原子氢研究的新进展[J];物理;1983年12期
3 周清;自旋极化电子物理的进展和应用[J];物理;1991年09期
4 李统藏,刘之景,王克逸;自旋极化电子从铁磁金属注入半导体时自旋极化的计算[J];物理学报;2003年11期
5 王瑞琴;宫箭;武建英;陈军;;对称双势垒量子阱中自旋极化输运的时间特性[J];物理学报;2013年08期
6 付吉永,任俊峰,刘德胜,解士杰;一维铁磁/有机共轭聚合物的自旋极化研究[J];物理学报;2004年06期
7 唐振坤;王玲玲;唐黎明;游开明;邹炳锁;;磁台阶势垒结构中二维电子气的自旋极化输运[J];物理学报;2008年09期
8 刘德;张红梅;翟利学;;双势垒磁性隧道结中电子的自旋极化输运[J];科技导报;2010年14期
9 王辉;胡贵超;任俊峰;;扰动对有机磁体器件自旋极化输运特性的影响[J];物理学报;2011年12期
10 金奎娟;韩鹏;陆珩;吕惠宾;杨国桢;;钙钛矿氧化物异质结自旋极化输运机制研究[J];物理;2007年05期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 庞文宁;;自旋极化电子束产生与测量的关键技术研究[A];第十五届全国原子与分子物理学术会议论文摘要集[C];2009年
2 徐大庆;张义门;张玉明;汤晓燕;王超;;自旋极化电子从铁磁金属通过肖特基势垒注入半导体时自旋极化的研究[A];第十六届全国半导体物理学术会议论文摘要集[C];2007年
3 刘朝星;周斌;沈顺清;朱邦芬;;二维空穴气中电流诱导的自旋极化[A];第十六届全国半导体物理学术会议论文摘要集[C];2007年
4 张飞;郑厚植;刘剑;姬扬;赵剑华;李桂荣;;高密度自旋极化电子气的物理性质[A];第十六届全国半导体物理学术会议论文摘要集[C];2007年
5 陆同兴;何光龙;赵献章;;光解自由基自旋极化相的转变研究[A];第八届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];1994年
6 王连轩;王新强;樊玉勤;刘高斌;;Ga_(2n)(n=1~4)团簇自旋极化机理的密度泛函理论研究[A];第十五届全国原子与分子物理学术会议论文摘要集[C];2009年
7 刘伍明;;规范场中自旋极化费米气体[A];第十五届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李重要;纳米体系自旋极化和输运性质的理论研究[D];复旦大学;2010年
2 王岩;电子的自旋极化描述及其相关物理问题的研究[D];上海大学;2011年
3 李强;氧化物中自旋极化材料与器件的研究[D];山东大学;2014年
4 徐同帅;氧化物浓磁半导体和反铁磁金属的自旋极化输运研究[D];山东大学;2014年
5 于慧;介观系统中的自旋极化输运[D];山西大学;2007年
6 阎世英;过渡元素分子的结构和自旋极化效应[D];四川大学;2005年
7 陈亚杰;高自旋极化颗粒复合材料磁输运性质的实验研究[D];苏州大学;2003年
8 唐黎明;准一维半导体纳米结构中量子输运性质的研究[D];湖南大学;2008年
9 吴波;Co基Heusler合金表面/界面特性及其掺杂效应的第一性原理研究[D];西南大学;2012年
10 辛敏思;缺陷诱导的低维碳材料电子结构[D];吉林大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 修明霞;肖特基接触的铁磁/有机系统的自旋极化性质研究[D];山东师范大学;2010年
2 王辉;有机磁体器件自旋极化输运特性研究[D];山东师范大学;2012年
3 李业华;半导体量子结构中的自旋极化输运[D];湖南大学;2008年
4 刘丽芳;耦合量子阱结构中局域自旋极化密度振荡[D];内蒙古大学;2014年
5 秦莉兰;非周期半导体多层异质结中自旋极化输运性质的研究[D];河北师范大学;2011年
6 邱俊杰;带电聚噻吩分子自旋极化的第一性原理研究[D];山东大学;2012年
7 张伟;含时外场作用下量子点序列的自旋极化输运[D];河北科技大学;2012年
8 王瑞琴;非磁性半导体多层结构中的自旋极化隧穿研究[D];内蒙古大学;2011年
9 唐振坤;磁量子结构中二维电子气的自旋极化输运性质研究[D];湖南大学;2008年
10 沈婷婷;Zn_(1-x)Co_xO浓磁半导体薄膜的自旋极化输运研究[D];山东大学;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026