钙钛矿氧化物La0.9Sr0.1MnO3/SrNb0.01Ti0.99O3巨磁电阻p-n结

用激光分子束外延成功地制备出钙钛矿氧化物La0.9Sr0.1MnO3/SrNb0.01Ti0.99O3 p-n结, 首次观测到钙钛矿结构氧化物p-n结电流的磁调制和巨磁电阻效应. 其巨磁电阻特性与掺杂的镧锰氧化物是非常不同的, 当温度为300, 200和150 K时, p-n结具有正磁电阻特性; 当温度为100 K时, 在低磁场条件下, p-n结呈现正磁电阻特性, 随着磁场强度的增加, p-n结变为负磁电阻特性. p-n结的磁电阻变化率?R/R0(?R = RH ?R0, R0是外磁场为0时p-n结的电阻, RH是外磁场强度为H时p-n结的电阻) 在300 K条件下, 当磁场强度为0.1和5 T时, 达到8%和13%; 在200 K条件下, 当磁场强度为5 T时, 达到41%; 在150 K条件下, 当磁场强度为1 T时, 达到40%; 在100 K条件下, 当磁场强度为0.13和5 T时, 达到10%和-60%.     

La0.67Ca0.33MnOz薄膜中的巨磁阻比的幂指数磁场关系

由于氧化物巨磁阻薄膜具有十分巨大的巨磁阻效应,因而越来越受到了人们的重视.然而其巨磁阻产生的机理却至今仍不甚清楚,有关这方面的研究显得迫切需要.在多层膜或颗粒膜中其巨磁阻产生的本质通常被理解为一种自旋相关的表面散射的结果.若磁阻比定义为MR=Δρ/ρO=(ρO-ρH)/ρO,其中ρO为零场下的电阻率,ρH为磁场H时的电阻率,则在铁磁转变温度以下MR与磁化强度M之间应该有如下的关系:MR(T,H)=[ρ(O,T)-ρ(H,T)]/ρ(O,T)=A(T)F[│M/M_S│~2],(1)其中M_S为饱和磁化强度,F是│M/M_S│~2的单调函数其值介于0与1之间,当M→0时,F[│M/M_S│~2]=0,而当M→M_S时,F[│M/M_S│~2]=1,(1)式中的A(T)只是一个与温度有关的函数.由该式可以得到如下两个结论:首先,MR的温度关系应该是由(1)式中的A(T)的温度关系来决定,与磁场无关,也即MR(H1,T):MR(H2,T)应该为一常数;其次,对于某一特定的温度,MR(T,H)=CF[│M/M_S│~2],其中C为常数,由此决定了MR的磁场依赖关系.本文将对La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_z巨磁阻薄膜中的MR的温度关系和磁场关系作一较详细的实验研究.1 实验     

纳米Fe-In2O3颗粒膜的磁性和巨磁电阻效应

采用射频溅射法制备了纳米“铁磁金属-半导体基体”Fe-In2O3颗粒膜，研究了Fex(In2O3)1-x颗粒膜样品的磁性和巨磁电阻效应，实验结果表明；当Fe体积百分比为35%时，颗粒膜样品的室温磁电阻变化率△ρ/ρ0数值达到4.5%,Fe0.35(In2O3)0.65颗粒膜样品的磁电阻变化率△ρ/ρ随温度（T=1.5-300K)的变化关系表达；当温度低于10K时，△ρ/ρ0数值随温度的下降而迅速增大，在温度T=2K时△ρ/ρ0达到85%，通过研究颗粒膜低场磁化率X（T）温度关系和不同温度下的磁滞回线，证实当温度降低到临界温度Tp=10K时，颗粒膜中结构变化导致磁化状态发生“铁磁态-类自旋玻璃态”转变，Fe0.35(In2O3)0.65颗粒膜样品的磁电阻变化率△ρ/ρ0在温度低于10K时的迅速增大，可能是由于纳米“铁磁金属-半导体基体”Fe0.35(In2O3)0.65颗粒膜样品处于“类自旋玻璃态”时存在特殊的导电机制所造成的。     

磁性多层膜研究进展──各向异性磁电阻效应、巨磁电阻效应和特巨磁电阻效应

磁性和非磁性层交替重叠构建的金属磁性多层膜通常具有巨磁电阻效应、其中每层膜的厚度约纳米数量级。本文拟就讨论各向异性磁电阻效应、巨磁电阻效应和特巨磁电阻效应。由于在信息存储技术中的应用潜力，人们对巨磁电阻效应发生了浓厚的兴趣。     

磁性多层膜研究进展：各向异性磁电阻效应,巨磁电阻效应和特巨磁电阻…

磁性和非磁性层交替重叠构建的金属磁性多层膜通常具有巨磁电阻效应，其中每层膜的厚度约纳米数量级。本文拟就讨论各向异性磁电阻效应，巨磁电阻效应和特巨磁电阻效应。     

磁隧道巨磁电阻效应及应用

磁隧道磁电阻效应具有饱和磁场低,工作磁场小,磁电阻大,灵敏度高等优点,从而在计算机信息存贮和高灵敏传感器方面有着广泛的应用前景。本文着重介绍磁隧道结的原理,制备技术及应用前景。     

电化学制备铁磁金属纳米点接触的磁电阻

运用机械抛光技术在单面敷铜板表面制备了由两根宏观金属铜薄膜电极组成的"T"形结构微米间隙,在"T"形结构微米间隙之间运用电阻负反馈控制电化学过程的方法制备了铜电极纳米间隙,在纳米间隙之间,同样运用电阻负反馈控制电化学过程的方法制备了不同大小接触面积的具有极小磁致伸缩效应特性的Ni80Fe20铁磁金属纳米点接触.测量和比较了不同接触面积的Ni80Fe20纳米点接触的磁电阻,结果表明Ni80Fe20纳米点接触的磁电阻与接触面积之间没有必然关系;在铜电极纳米间隙之间制备的Ni80Fe20纳米点接触可以减少在测量磁电阻时磁致伸缩效应对所测量的磁电阻效应的影响,而它的磁电阻大小与具有明显磁致伸缩效应的Ni纳米点接触的磁电阻大小相近,实验结果一定程度上说明了铁磁金属纳米点接触的弹道磁电阻效应与磁致伸缩效应的关系极小,但由于运用各种方法制备的铁磁金属纳米点接触在本质上都属于两个各向异性微观界面之间的机械点接触行为,所以并不能排除在测量磁电阻时随外加磁场变化而变化的两个点接触界面之间相互作用力引起的电阻变化对所测量的弹道磁电阻效应的影响.     

钙钛矿氧化物La0.9Sr0.1MnO3/SrNb0.01Ti0.99O3巨磁电阻p-n结

用激光分子束外延成功地制备出钙钛矿氧化物La_0.9Sr_0.1MnO₃/SrNb_0.01Ti_0.99O₃p-n结, 首次观测到钙钛矿结构氧化物p-n结电流的磁调制和巨磁电阻效应. 其巨磁电阻特性与掺杂的镧锰氧化物是非常不同的, 当温度为300, 200和150 K时, p-n结具有正磁电阻特性; 当温度为100 K时, 在低磁场条件下, p-n结呈现正磁电阻特性, 随着磁场强度的增加, p-n结变为负磁电阻特性. p-n结的磁电阻变化率ΔR/R₀(ΔR = R_H -R₀, R₀是外磁场为0时p-n结的电阻, R_H是外磁场强度为H时p-n结的电阻) 在300 K条件下, 当磁场强度为0.1和5 T时, 达到8%和13%; 在200 K条件下, 当磁场强度为5 T时, 达到41%; 在150 K条件下, 当磁场强度为1 T时, 达到40%; 在100 K条件下, 当磁场强度为0.13和5 T时, 达到10%和-60%.     

Fe基软磁纳米微晶磁致电阻抗效应的研究

近年来,发现由Fe,Co,Ni和Cr,Ag,Cu所组成的二元复合膜和颗粒膜具有巨磁电阻效应,预期它在磁记录、磁传感器等方面有潜在的应用前景,引起各国科学家的广泛兴趣.但从目前的研究情况看,在很多情况下这些薄膜还需要有强磁场和低温才能显示出显著的效应.然而,最近,由Mohri等人从Co基非晶的丝或带可观察到巨磁致电阻抗效应,当频率几十kHz到几MH_z的电流通过非晶丝的截面时,在室温加80～800A/m的低磁场就能探测到△Z/Z(0)(=(Z(H)-Z(0))/Z(0))的变化在50%以上.我们在研究Fe基纳米微晶FeCuNbSiB中同样观测到巨磁致电阻抗效应,而且经不同温度退火后还会显示出不同的△Z/Z(0)值.当选取材料组分为Fe_(73)Cu_1Nb_(1.5)Mo_2Si_(13.5)B_9并在横向磁场退火后,磁致电阻抗效应可达～100%,灵敏度达～8%(A/m).     

稀土锰氧化物低场磁电阻效应

掺杂稀土锰氧化物是典型磁性半导体钙钛矿氧化物。其庞磁电阻(CMR)效应代表了过去10年凝聚态物理探索的电子强关联主要体系之一。同时在自旋电子学中有着潜在的应用前量．要实现自旋电子学应用，必须大幅度提高稀土锰氧化物低场磁电阻效应(LFMR)并深刻理解与此相关的物理问题．本将阐述LFMR产生的基本原理和研究现状。讨论低场磁电阻效应的理论模型和增强低场磁电阻效应的方法．     

巨磁电阻效应

巨磁电阻效应具有重要的基础研究意义,又有宽广的应用背景.本文将综述铁磁金属与合金的各向异性磁电阻效应,磁性多层膜、颗粒膜、钙钛石型化合物薄膜以及磁性隧道结的巨磁电阻效应.巨磁电阻效应的物理机理在于传导电子自旋平行与反平行局域磁化矢量具有不同的散射几率.磁学与电子学的结合开拓了新的磁电子学研究领域.     

镀NiFeB膜的绝缘层包裹BeCu丝的巨磁阻抗效应和低频磁电阻效应

用化学镀方法制备了镀NiFeB膜的绝缘层包裹BeCu复合结构丝. 该复合结构丝在较低频率驱动电流下有较大的巨磁阻抗效应. 在10 kHz时磁阻抗效应(ΔZ/Z)_max达31.4%, 500 kHz时(ΔZ/Z)_max为250%. 同时在较低频率驱动电流下出现了磁电阻效应, 当频率为540 Hz时磁电阻效应(ΔR/R)_max为–8.5%, 10 kHz时(ΔR/R)_max达38.7%. 由于软磁NiFeB层的作用, 当交流驱动电流通过BeCu导电丝时产生了等效电阻和电感, NiFeB复合丝的巨磁阻抗效应特性和低频磁电阻效应与此密切相关.     

利用磁电效应调节Rosen 压电变压器升压比

给出了Rosen 型压电变压器和Terfenol-D 磁致伸缩材料构成的复合变压器特征. 通过施加磁场, 利用磁电和逆磁电效应, 调节该复合器件的升压比. 升压比与磁场表现出非线性关系, 这一特征是由于磁电耦合随外磁场的非线性变化规律支配的.     

Fe/Mo多层膜巨磁电阻及层间耦合振荡

近年来研究发现,由磁性材料和非磁性材料交替沉积而构成的金属多层膜和三层(Sandwich)结构系统中,非磁性层厚度发生变化时,相邻磁性层之间出现铁磁性耦合和反铁磁性耦合的交替变换,这种现象称为层间耦合的振荡.零场时若多层膜的相邻磁层呈反铁磁耦合,在外磁场作用下将导致多层膜电阻的大幅度下降,即产生巨磁电阻(Giantmagnetoresistance)效应.巨磁电阻效应最初在Fe/Cr多层膜系统中发现,随之在Fe/Cu,     

e-h pair解离率对有机磁电导效应的调控

制备了一系列不同浓度的PCBM掺杂型聚合物发光二极管,结构为ITO/PEDOT:PSS/SY-PPV:PCBM(x wt%)/Ca/Al,并在室温下测量了器件的电流随外加磁场的变化(即磁电导效应)曲线,以研究电子-空穴对(e-h pair)解离率对有机磁电导效应的调控作用.实验发现:未掺杂PCBM的器件,其磁电导曲线表现为随磁场的增加先迅速增大,而后趋于饱和;而3wt%PCBM掺杂器件,其磁电导随磁场的增加先快速小幅增加,而后缓慢增大并且不趋于饱和;另外,两种器件的磁电导曲线的半峰宽明显不同(即趋于饱和的快慢明显不同),且3 wt%PCBM掺杂器件的磁效应值远小于未掺杂器件的磁效应值.分析了不同掺杂浓度器件中电子-空穴对解离率的变化规律,并用非洛伦兹经验公式对上述曲线进行拟合,认为PCBM掺杂器件的e-h pair解离率增大而导致这些e-h pair的寿命变短,寿命变短后的e-h pair来不及发生自旋混合进而使得磁电导曲线表现出慢饱和趋势.     

Alq3有机发光二极管中的超小磁场效应

制备了基于Alq3的有机发光二极管,器件结构为ITO/NPB/Alq3/LiF/Al,并在不同温度测量了器件在不同偏压下传导电流与电致发光的磁场效应.在较大的磁场范围内,磁电导曲线基本服从B2/(|B|+B0)2规律.而在零场附近很小的磁场范围内,测量结果显示出奇特的超小磁场效应.考虑载流子自旋与有机分子中核自旋之间的超精细相互作用对载流子自旋的调控,可以对这种零场附近的超小磁场效应给出合理解释.     

巨磁电阻引发硬盘的高速发展 ———2007年诺贝尔物理学奖简介

2007年诺贝尔物理学奖授予巨磁电阻（Giant Magnetoresistance）效应的发现者。他们是法国物理学家阿尔贝•费尔(Albert Fert)和德国物理学家彼得•格伦贝格（Peter Grünberg）。在探索基本磁性问题（人工结构中的交换作用）过程中发现了巨磁电阻现象。随后，巨磁电阻效应和金属多层薄膜被用于读取计算机硬盘数据。近十年来的开发，使得计算机硬盘的密度和容量提高了几百倍。这个发现使人们对自旋极化电子输运过程产生特别的兴趣，并导致自旋电子学（Spintronics）的创立。     

LC共振型复合结构丝的高频巨磁电抗效应

用化学镀的方法制备了LC共振型BeCu/绝缘层/CoP复合结构丝,由其自身构成串联型LCR共振回路.由于LC共振,该复合结构丝在共振频率附近出现非常大的高频巨磁电抗效应,如长度为5cm复合结构丝在频率f=58924500Hz时,(△X/X)max=1.08×107%.共振频率随长度的增加而降低,通过改变共振频率从而控制高频巨磁电抗效应出现的频率.对该复合结构丝的巨磁电抗效应共振机理作了分析.     

复合材料Terfenol-D/PMNT的磁电和逆磁电响应

给出了Terfenol-D/PMN-PT/Terfenol-D(TD/PMNT/TD)和PMNT/TD/PMNT两种层状复合材料的磁电和逆磁电响应的测试方法和测试结果. 这两种复合结构的优化直流偏置磁场大小均为350 Oe(1 Oe=79.58 A/m). 在1 kHz频率下, 这两种复合材料的最大磁电电压系数分别为384 mV/Oe和158 mV/Oe, 最大逆磁电系数分别为118 mG/V和162 mG/V (1 G = 10^-4 T). 另外研究了这两种复合材料在谐振频率下的磁电响应. 通过对两种复合结构的比较得知, 磁致/压电/磁致复合结构具有好的磁电响应; 而压电/磁致/压电复合结构具有好的逆磁电响应. 这一结果有助于优化设计高性能压电/磁致复合磁电材料.     

三重态激子浓度对激子-电荷反应中散射和解离过程的调控

制备了4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(4-dimethylaminostyryl)-4H-pyran(DCM)掺杂4,4′-N,N′-dicarbazolebiphenyl(CBP)的有机发光二极管器件,并利用有机磁电导(magneto-conductance,MC)作为一种灵敏的探测工具,研究了器件的载流子传输特性.发现器件的MC随注入电流、温度和掺杂浓度的变化呈现出正、负磁电导效应,正磁电导和负磁电导分别由三重激发态与电荷反应(triplet-charge interaction,TQI)中的散射过程与解离过程所引起.研究表明,器件中TQI的散射和解离过程共存时,注入电流、工作温度和掺杂浓度都是通过改变三重态(triplet,T)激子的浓度来调节磁电导使其发生正负转变,即T激子浓度对TQI中的散射过程和解离过程有不同的作用:T激子浓度越大,TQI中载流子的散射通道越易占主导作用,此时器件呈现出正磁电导效应;反之,T激子浓度越小,TQI中三重态激子的解离通道越易占主导作用,此时器件表现出负磁电导效应.本工作为有机磁电导效应的有效调控提供了一条新途径,也加深了对有机光电器件中电荷与激发态间相互作用的理解.