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。     

多铁性磁电复合薄膜

多铁性材料由于其不但具有单一的铁性(如铁电性、铁磁性和铁弹性), 而且由于不同铁性之间的耦合协同作用会产生新的磁电效应, 在换能器、传感器、存储器等高技术领域具有巨大应用潜力. 其中, 磁电复合薄膜由于具有良好的微电子工艺兼容特性和良好的性能, 并存在许多尚未解决的物理问题, 使得磁电复合薄膜的研究成为众多研究者关注的热点. 从实验和理论两个方面介绍了目前多铁性磁电复合薄膜的研究现状. 综述了1-3柱状结构、0-3颗粒复合结构和2-2叠层结构等几种典型结构的磁电复合薄膜的实验制备和性能, 同时介绍了用格林函数方法、相场模型和从头算方法等几种理论工具对磁电复合薄膜模拟计算的结果. 最后, 指出了目前存在的问题和发展趋势.     

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.     

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.     

镧掺杂铅铁氧体的磁电耦合效应

<正>多铁性材料是指在一定温度范围内同时存在铁磁序和铁电序的体系.近年来,由于铁磁序和铁电序共存耦合而产生的磁电效应,使多铁性材料蕴含着广阔的应用前景,如具有记忆功能的存储器等.然而现有的多铁性化合物却非常稀少,而且绝大多数已发现的多铁性材料的磁电耦合特征,只有在特定的环境条件下才能表现出来(如低温).因此,发现一种室温下能同时展现出较强的铁磁性和较大的铁电性并具备一定磁电耦合效应的单相多铁性化合物,将具有里程碑式的意义.谭国龙课题组研究发现,六角M-型铁氧体正好具备多铁性和磁电耦合效应.     

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。     

2007年度诺贝尔物理学奖评介 巨磁电阻效应的发现和应用

人们一般把磁性金属和合金的电阻随磁场大小而改变的现象称为磁电阻效应.磁电阻效应的大小通常用[ρ(H)-ρ(O)]/ρ(O)×100%来衡量,其中ρ(H)和ρ(O)分别是有磁场和无磁场时的电阻值.磁电阻效应,早在1857年就被英国的开尔文(L.Kelvin)发现了.不过,这种改变的幅度并不大,通常只在1%到2%之间.     

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.     

形状退磁因子对层状磁电复合材料的影响

传统层状磁电复合材料理论模型认为层状磁电复合材料的磁电性能只与压电和压磁原材料以及层厚比有关, 而与其面内尺寸(长度和宽度)无关. 研究了面内尺寸对层状磁电复合材料的磁电性能的影响. 结果表明, 层状磁电复合材料的磁电性能强烈依赖于其面内尺寸, 根本原因是由于尺寸的变化导致了形状退磁因子的变化, 从而引起磁电性能的变化. 从理论和实验上证明了随着面内尺寸的变化, 磁电性能将明显变化. 随着面内尺寸的增加, 层状磁电复合材料的磁电性能将逐渐增加. 这可为磁电器件的合理设计提供依据并推动磁电器件的发展.     

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.     

单相多铁性材料——极化和磁性序参量的耦合与调控

单相多铁性材料是指同时表现出铁电性和磁性的单相化合物, 最近的研究还拓展到具有铁性磁涡旋的体系. 一方面, 多铁性材料同时具有铁电性和磁性; 更为重要的是, 铁电性与磁性之间存在磁电耦合效应, 从而可能实现铁电性和磁性的相互调控. 因此, 多铁性材料是一种新型多功能材料, 在自旋电子学和其他领域有着广阔的应用前景. 从凝聚态物理角度看, 多铁性现象本身也对铁电学、磁学和强关联电子物理提出了很多基本问题和挑战, 成为量子调控研究的一个热点领域. 多铁性物理在最近几年开始复兴, 并取得了很大进展. 综述了多铁性物理这一领域的研究现状和存在的主要问题. 首先, 简单介绍多铁性与磁电耦合效应的概念以及它们之间的联系, 重点阐述实现多铁性的困难, 亦即铁电性和磁性的互斥性. 其次, 详细介绍了单相体系中实现铁电性与磁性共存的一些可能物理机制, 其中重点介绍两个新的物理机制: (ⅰ)非共线螺旋状磁结构引起的铁电性和(ⅱ)电荷有序相导致的铁电性. 这两类系统中磁性和铁电性之间在量子层次上存在很强的耦合和互相调控效应. 随后, 叙述了多铁性系统中存在的元激发—— 电磁振子, 以及铁性磁涡旋效应. 最后, 指出了多铁性材料可能的应用以及尚未解决的问题.     

La2/3Ca1/3Mn1-xCuxO3中Mn位上的Cu掺杂效应研究

Ｌａ２／３Ｃａ１／３ＭｎＯ３系统中Ｍｎ位上Ｃｕ掺杂效应通过测量其结构和输运性质而得以研究。结果表明,尽管Ｃｕ掺杂未引起晶体结构的变化,但输运性质却发生了明显改变,未掺杂样品在￣２６０Ｋ附近出现的由半导体到金属要相变随着掺杂量的增加而逐渐被抑制,取而代之的是低温下出现新的相变。液氨温度下磁电阻测量表明,适当的Ｃｕ掺杂可导致磁电阻效应比的实质性提高。     

21世纪的磁学引发信息产业革命——记2007年诺贝尔物理学奖

巨磁电阻效应被应用读取硬盘中的数据,引发了硬盘革命和纳米技术实用化,从而极大地加速了信息时代的步伐。2007年诺贝尔物理     

FeCo-SiO2颗粒膜的磁性和隧道磁电阻效应

利用射频共溅射的方法制备了不同金属含量ｆｖ的Ｆｅ－ＳｉＯ２金属－绝缘体颗粒膜,系统研究了薄膜的微结构、磁性以及隧道磁电阻（ＴＭＲ）效应,在ｆｖ＝０．３３处得到最大磁电阻值为－３．３％,在同样的制备条件下保持ｆｖ＝０．３３,用Ｃｏ取代Ｆｅ得到一系列的（Ｆｅ１００－ｘＣｏｘ）０．３３（ＳｉＯ２）０．６７的颗粒膜,对其ＴＭＲ的研究发现在ｘ＝５３时得到最大磁电阻值－４．５％,且Ｃｏ对Ｆe的替代基本没有影响     

Fe/Cr和Co/Cu磁性多层膜体系界面效应对巨磁电阻的不同影响

目前有关磁性多层膜的巨磁电阻效应许多理论在处理时虽然并不尽相同,但就其物理本质和机制来说都源于自旋相关散射,这一点是大家普遍公认的.巨磁电阻的产生来自于自旋散射的不对称,也即散射势与自旋有关,然而更为重要的是依赖于自旋的散射势究竟是怎样产生的,这个问题至今尚无定论,是当前人们所关注的焦点.     

基于磁电复合材料的四态存储器

四态存储器是一种能够在一个存储单元内记录四种信息状态的新型存储器. 采用磁电复合材料Co/PZT制作了一个四态存储器的存储单元原型, 该存储单元的磁电输出信号随外磁场变化存在明显的滞回现象. 根据磁电滞回现象, 提出了施加偏置磁场的读取原理, 实际测试结果给出了区别明显的15.8 μV, -4.4 μV, 5.5 μV, -11.3 μV四种信号, 初步演示了磁电复合材料用作四态存储器的可行性.     

Fe/Cr和Co/Cu磁性多层膜体系界面效应对巨磁电阻的不同影响

<正>目前有关磁性多层膜的巨磁电阻效应许多理论在处理时虽然并不尽相同,但就其物理本质和机制来说都源于自旋相关散射,这一点是大家普遍公认的.巨磁电阻的产生来自于自旋散射的不对称,也即散射势与自旋有关,然而更为重要的是依赖于自旋的散射势究竟是怎样产生的,这个问题至今尚无定论,是当前人们所关注的焦点.     

自旋纳米振荡器

自旋纳米振荡器是基于磁电阻效应和自旋转移力矩效应的一种新型纳米微波器件.它具有结构简单、尺寸小、频率调制范围宽、工作温度范围宽、以及工作电压低且易于集成等特点,在无线通讯、微波源和微波检测等领域具有广阔应用前景.自2003年首次在实验上实现后,实验技术迅速突破,引起了学术界和产业界的广泛关注.本文首先简要介绍自旋纳米振荡器的基本工作原理,然后结合我们的研究工作回顾近几年的实验研究进展,并讨论面临的挑战及展望可能解决的途径.