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《苏州大学》 2006年
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半金属氧化物的磁输运网络效应和复杂性

蔡田怡  
【摘要】:近年来,半金属氧化物由于重要的理论价值和广泛的应用前景而备受关注。在半金属氧化物的多晶、冷压缩粉末以及与其他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这一普遍现象,即外禀磁电阻效应。对于特殊的半金属氧化物——钙钛矿结构锰氧化物,自旋、电荷、晶格和/或轨道等多个自由度的同时存在和相互耦合,以及多种微观作用的共存,使其表现出内禀的多尺度的非均匀性。基于复杂性,锰氧化物还展现出丰富多彩的多功能性,庞磁电阻效应即是其中之一。对半金属氧化物的磁输运网络效应和复杂性的研究,不仅在理论上具有重要的学术价值,同时还在技术和商业层面上有着广阔的应用前景,是材料科学和凝聚态物理研究领域中的前沿课题。 在半金属氧化物颗粒体系中,颗粒边界的作用至关重要,外禀磁电阻效应与穿越颗粒边界的自旋输运过程密切相关。在早期研究中,颗粒边界被当作一个理想的绝缘层,磁电阻被认为起源于电子穿越颗粒边界的隧穿。实际上,颗粒边界本身的性质,如其中局域态的存在、颗粒边界的磁、电性质等,将导致不同输运机制(直接隧穿、共振隧穿、相干隧穿、高阶非弹性隧穿和自旋相关的散射等)的出现,直接产生复杂多变的磁电阻行为。然而,目前已建立的各种理论模型还不能对颗粒间的输运过程作出全面的描述,对于具有较强无序的颗粒体系,还很难区分出颗粒边界的作用,以致复杂的磁电阻行为尚未得到清晰透彻的理解。 由于庞磁电阻锰氧化物材料具有内禀的多尺度的非均匀性,因而基于均匀系统的理论已无法解释锰氧化物的特殊性质。最近认为锰氧化物属于“复杂系统”,是一种复杂物质,其丰富的物理行为正是复杂性的具体体现,庞磁电阻效应即是由复杂性而导致的一种多功能性。然而,如何从“复杂性”的角度认识锰氧化物,并能得到哪些全新的物理概念或/和更加透彻的理解,以及复杂性是如何导致多功能性的,目前并不清楚。 对于具有较高量值的庞磁电阻(CMR)效应,目前的基本共识是:掺杂锰氧化物的铁磁/金属相在相变点形成逾渗结构是导致CMR的直接原因。而半金属氧化物颗粒
【学位授予单位】:苏州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O482.5

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