高居里溫度半金屬氧化物磁電阻效應(yīng)的研究.pdf

1、近年來(lái)，與自旋極化電子的輸運(yùn)過(guò)程相關(guān)的磁電阻效應(yīng)是磁電子學(xué)的研究熱點(diǎn)。半金屬氧化物具有極高的自旋極化率，因此半金屬氧化物成為研究物質(zhì)磁輸運(yùn)過(guò)程的重要對(duì)象。本論文詳細(xì)研究了高居里溫度的半金屬氧化物Sr2FeMoO6，CrO2和Fe3O4等材料的低場(chǎng)磁電阻效應(yīng)。我們根據(jù)不同半金屬氧化物的特點(diǎn)，分別采用摻雜、絕緣體復(fù)合、高溫高壓及激光分子束外延技術(shù)等方法，改善材料的低場(chǎng)磁電阻效應(yīng)，尋找提高半金屬氧化物低場(chǎng)磁電阻效應(yīng)的有效途徑，以期為新材料的合

2、成及器件的制作提供有益指導(dǎo)。
　　首先，為了研究晶粒內(nèi)部的磁結(jié)構(gòu)對(duì) Sr2FeMoO6磁電阻效應(yīng)的影響，我們合成了一系列磁性離子（Co3+和Mn3+/2+）及非磁性離子（Al3+和Zn2+）摻雜的多晶樣品Sr2Fe1-xMxMoO6(M=Co,Mn,Al和Zn)。由于雙鈣鈦礦Sr2FeMoO6的磁矩主要來(lái)源于Fe3+的貢獻(xiàn)，因此通過(guò)Fe位離子替代可以強(qiáng)烈的影響其晶粒內(nèi)部的磁結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響其磁電阻效應(yīng)。利用 XRD測(cè)試及x射線粉末衍

3、射Rietveld法全譜擬合確認(rèn)了摻雜離子在晶粒內(nèi)部的占位情況；通過(guò)分析交直流磁性測(cè)試結(jié)果，討論了不同離子摻雜對(duì)Sr2FeMoO6磁結(jié)構(gòu)的影響；結(jié)合晶粒內(nèi)部磁結(jié)構(gòu)的變化情況，討論了摻雜后Sr2FeMoO6低場(chǎng)磁電阻效應(yīng)提高的原因，并給出了合理解釋。
　　第二，為了研究晶粒邊界對(duì) Sr2FeMoO6低場(chǎng)磁電阻效應(yīng)及溫度關(guān)聯(lián)機(jī)制的影響，制備了系列Sr2FeMoO6/玻璃復(fù)合材料體系，并研究了復(fù)合材料的磁電阻效應(yīng)。利用XRD、透射電鏡、

4、掃描電鏡和磁性測(cè)試等手段確認(rèn)了熔化的Pb-B-Si玻璃附著在Sr2FeMoO6的晶粒表面，增加了自旋相關(guān)電子的隧穿勢(shì)壘，從而提高了低場(chǎng)磁電阻效應(yīng)。晶粒表面自旋極化率隨溫度升高而迅速衰減與自旋無(wú)關(guān)高階跳躍電導(dǎo)的共同作用，使Sr2FeMoO6/絕緣體復(fù)合材料的磁電阻表現(xiàn)出強(qiáng)烈的溫度依賴性。
　　第三，CrO2的表面極易失氧而生成反鐵磁的Cr2O3，使CrO2的磁電阻具有強(qiáng)烈的溫度依賴性?？紤]到CrO2的高壓穩(wěn)定性，我們提出利用高溫高壓

5、的方法來(lái)調(diào)制CrO2表面Cr2O3的含量，進(jìn)而改善CrO2低場(chǎng)磁電阻效應(yīng)的設(shè)想。結(jié)果表明熱壓對(duì) CrO2晶粒間隧穿勢(shì)壘的調(diào)制作用，促進(jìn)了自旋極化電子的隧穿，極大地提高了低溫時(shí)的低場(chǎng)磁電阻效應(yīng)。
　　第四，鑒于Si基半導(dǎo)體器件在微電子學(xué)中的核心地位，我們利用激光分子束外延技術(shù)生長(zhǎng)了 Fe3O4－SiO2－Si結(jié)構(gòu)，形成金屬－氧化物－半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)。XRD及高分辨透射電鏡的測(cè)試表明制備了高質(zhì)量的Fe3O4薄膜；該結(jié)構(gòu)在280 K表