高居里溫度半金屬氧化物磁電阻效應的研究.pdf

1、近年來，與自旋極化電子的輸運過程相關(guān)的磁電阻效應是磁電子學的研究熱點。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)磁輸運過程的重要對象。本論文詳細研究了高居里溫度的半金屬氧化物Sr2FeMoO6，CrO2和Fe3O4等材料的低場磁電阻效應。我們根據(jù)不同半金屬氧化物的特點，分別采用摻雜、絕緣體復合、高溫高壓及激光分子束外延技術(shù)等方法，改善材料的低場磁電阻效應，尋找提高半金屬氧化物低場磁電阻效應的有效途徑，以期為新材料的合

2、成及器件的制作提供有益指導。
　　首先，為了研究晶粒內(nèi)部的磁結(jié)構(gòu)對 Sr2FeMoO6磁電阻效應的影響，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的磁矩主要來源于Fe3+的貢獻，因此通過Fe位離子替代可以強烈的影響其晶粒內(nèi)部的磁結(jié)構(gòu)，進而影響其磁電阻效應。利用 XRD測試及x射線粉末衍

3、射Rietveld法全譜擬合確認了摻雜離子在晶粒內(nèi)部的占位情況；通過分析交直流磁性測試結(jié)果，討論了不同離子摻雜對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低場磁電阻效應提高的原因，并給出了合理解釋。
　　第二，為了研究晶粒邊界對 Sr2FeMoO6低場磁電阻效應及溫度關(guān)聯(lián)機制的影響，制備了系列Sr2FeMoO6/玻璃復合材料體系，并研究了復合材料的磁電阻效應。利用XRD、透射電鏡、

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

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