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非线性响应对巨磁电阻的影响

陈红霞  
【摘要】: 本论文报导使用量子统计格林函数方法以及由子动力学理论推出的非线性响应理论对多层膜三明治结构和自旋阀结构的巨磁电阻效应的解析研究。 巨磁电阻效应具有十分重要和广阔的应用前景,是凝聚体物理研究领域中的一个热点。因此如何从理论上解析地推导各种实际器件的巨磁电阻也在最近一个时期吸引了广泛的兴趣。Kubo早在50年代就导出了计算非局域响应函数的线性理论公式。1998年Vedyayev等人运用这个线性响应的Kubo公式和格林函数技术计算了多层膜三明治结构和自旋阀结构的巨磁电阻。然而,由于纳米系统的小尺寸,一般的外场都应看作强场,非线性响应下的电导率公式变得十分重要。因此曾祥华、毕桥在2001年由子动力学理论推出了非线性响应的Kubo公式。本文报导的工作是第一次将非线性响应的Kubo公式应用于实际器件的巨磁电阻计算。论文作者得出了多层膜三明治结构和自旋阀结构的巨磁电阻效应的解析公式,并分析了结果的意义。 正是由于考虑了非线性响应,可以讨论偏压和温度对巨磁电阻的影响。论文作者的计算结果说明多层膜结构的偏压U增加时巨磁电阻增大,加负压时巨磁电阻减小。增加部分和减小部分基本上与所加的电压成比例,不随界面处自旋向下的电子的平均自由程的增加而发生改变。与偏压的影响相比,温度的改变所引起的巨磁电阻的变化相对较小,只有在温度变化较大时才有显著的影响。在绝对温度零度附近,U为正时,温度下降导致巨磁电阻减小;U为负时,温度下降导致巨磁电阻增加。增加和减小部分基本上与温度成比例,也不随界面处自旋向下的电子的平均自由程的增加而发生改变。同样,自旋阀结构的偏压U增加时巨磁电阻增大,加负压时巨磁电阻减小。在绝对温度零度附近,U为正时温度下降导致巨磁电阻增加。巨磁电阻随铁磁层厚 度a的变化曲线通常显示一个最大值。在此处偏压和温度的影响相、对其他地 方较大。 我们的计算结果与实验值基本符合。


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