铁磁金属颗粒系统中自旋极化隧穿的理论研究

【摘要】： 在当今材料物理领域,寻求室温附近具有高自旋极化率的大磁电阻效应新材料已成为重要的研究目标之一,而锰基钙钛矿结构氧化物体系的出现无疑提供了这一研究方向的成功可能性。相应于该体系的本征磁电阻效应(Intrinsic Magnetoresistance Effect)所需要的高磁场,近来科研人员发现其非本征磁电阻效应(Extrinsic Magnetoresistance Effect)在低磁场条件下就可达到一个可观的效果,这无疑更增加了该体系诱人的应用前景。本论文以类似于铁磁金属颗粒体系的多晶锰基钙钛矿样品为研究对象,提出了一个基于自旋极化隧穿理论的唯像模型。该模型将铁磁金属颗粒系统中的颗粒分为相互之间有铁磁性耦合的部分和相互之间没有交换耦合的部分,分别给出这两个电流通道的全温区电导表达式,利用二流体模型算出总电阻。该模型可以较为成功的拟合多晶锰基钙钛矿样品了零场和加场下的电阻,解释了铁磁金属颗粒系统中的电磁输运现象。论文每章内容概括如下: 绪论主要介绍了有关磁电阻材料的研究历史与其应用,对稀土锰氧化物的晶体结构、电子结构、磁结构以及电输运特性作了概括。然后对金属颗粒系统的电磁输运性质作了详细的介绍。 第二章介绍了铁磁隧道结中隧穿电导的基本理论以及金属颗粒系统中自旋极化隧穿的几个重要的模型,并指出了这些模型成功的地方以及不足之处。 第三章提出了一个基于自旋极化隧穿理论的唯象模型用于解释磁性金属颗粒体系的电磁输运。 第四章选取了不同烧结温度的La2/3Ca1/3MnO3多晶样品作为研究对象,用我们的模型模拟了这些样品在零场及外加磁场情况下的电子输运行为,并与实验结果作了定量的比较。从比较的结果看来,模型对所有的样品都能很好地预言出系统在零场和外加磁场情况下的导电行为,这充分表明利用二流体模型将铁磁金属颗粒系统分为有无铁磁性耦合的两种通道进行计算是非常适合的。