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%.     

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。     

巨磁电阻温度依赖特性的唯象分析

自从磁多层膜体系的巨磁电阻效应被发现以来,它广阔的应用前景引起了人们对此问题研究的极大兴趣,但其物理本质目前仍不太清楚.我们拟从磁电阻系数与温度的依赖关系出发,来对其机制作一些初步的探讨.由Mathiessen定则,可以将体系的总的电阻表示为下面的两项之和:R=R_0+R(T),其中R_0为剩余电阻,而R(T)表示与温度T     

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.     

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.     

FeCrSiB纳米晶薄膜中的纵向和垂直巨磁电感效应

材料的交流阻抗随外加直流磁场的改变而变化的特性称磁阻抗效应.1992年日本名古屋大学毛利佳年雄教授等人最先报道了这一现象.最初对这一效应研究得最多的是具有零或负磁致伸缩系数的钴基非晶态软磁合金细丝,特别是长度只有几毫米的小尺寸细丝.当丝通以高频电流时,丝两端感生的电压振幅随沿丝长方向所加外磁场强度的改变而变化,这种变化无磁滞效应,是快响应、高灵敏度的.对这种特别大的磁阻抗效应人们称之为巨磁阻抗效应.在趋肤效应可以忽略的低频情况下,阻抗中的电阻分量受外磁场影响很小,交流电压的磁场关系主要来自细丝的电感分量,因而这时称巨磁电感效应.由于巨磁阻抗效应在交流磁传感器件中有着广阔的应用前景,因而它一出现就受到了人们的重视,目前所研究的材料品种已扩大到非晶薄带和薄膜中,而纳米晶合金薄膜中的巨磁阻抗效应至今还未见报道.     

La1-xTexMnO3(x=0.04,0.1)的庞磁电阻效应及自旋玻璃态特性

制备出用氧族非金属元素Te替换部分镧所生成的锰氧化物新材料:La1-xTexMnO3(x=0.04,0.1).研究表明该材料具有空间群R-3C结构,Te为正四价态.电阻率-温度关系给出其存在金属-半导体转变特性,具有庞磁电阻效应(CMR),x=0.1成分的磁电阻变化率在4 T作用下为51％.此外,还观察到该材料在低温下的自旋玻璃态行为.     

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,     

La1-xTexMnO3 (x = 0.04, 0.1)的庞磁电阻效应及自旋玻璃态特性

制备出用氧族非金属元素Te替换部分镧所生成的锰氧化物新材料: La_1-xTe_xMnO₃(x = 0.04, 0.1). 研究表明该材料具有空间群R3C 结构, Te为正四价态. 电阻率-温度关系给出其存在金属-半导体转变特性, 具有庞磁电阻效应(CMR), x = 0.1成分的磁电阻变化率在4 T作用下为51%. 此外, 还观察到该材料在低温下的自旋玻璃态行为.     

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.     

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).     

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.     

基于铁磁金属薄膜纳米点连接的磁电阻现象

比较了运用电子束光刻技术和真空薄膜沉积技术制备的宽度和厚度分别为20~250nm和10nm的系列铁磁金属薄膜纳米点连接在不同温度下的磁电阻现象和I-V特性,得出了铁磁金属薄膜纳米点连接的磁电阻和电阻与它的中间部位纳米局部区域的宽度之间没有必然关系,说明铁磁金属薄膜纳米点连接的中间部位纳米局部区域的电阻与它两端的两个微米尺度的铁磁金属薄膜电极的电阻相比不起绝对决定作用,也就是说,我们所测得的铁磁金属薄膜纳米点连接的电阻主要来自于它的两个微米尺度的铁磁金属薄膜电极.比较了铁磁金属薄膜纳米点连接和在同样真空薄膜沉积条件下制备的同样厚度的0.2cm×0.8cm的铁磁金属薄膜的磁电阻之间的关系,发现与薄膜相比,纳米点连接样品的磁电阻比例普遍得到较大的提高,也就是说我们所测量的铁磁金属薄膜纳米点连接的磁电阻主要来自于纳米点连接样品的中间部位纳米局部区域.可以得出在铁磁金属薄膜纳米点连接中,由于具有很高磁电阻比例的中间部位纳米局部区域的电阻与具有很低磁电阻比例的微米尺度的铁磁金属薄膜电极的电阻相比很小,所以整个铁磁金属薄膜纳米点连接的电子输运行为由样品的微米尺度的铁磁金属薄膜电极的电子输运行为决定,表现为它所呈现的是线性的...     

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     

砷化镓p-n结的受激发射

砷化镓的复合辐射具有高的量子效率,因此可以利用半导体p-n结正向注入来获得受激发射。我们在1963年12月31日制成了能产生受激发射的砷化镓激射器,本文报导这类砷化镓p-n结激射器的受激发射的辐射特性,包括谱线的变窄、光束的变窄以及电流达到阈值时辐射强度的陡然增加。还研究了77°K和20°K时,阈值电流的变化。 p-n结是由扩散方法制成的,在起始掺碲浓度为5×10~(17)厘米~(-3)至1.5×10~(18)匣米~(-3)的n型砷化镓中扩散锌,扩散深度为50微米。样品做成长方形,其结构示于图1。典型的样品尺寸为 0.15×     

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.     

La0.67Sr0.33MnO3单晶外延膜的X射线衍射表征

钙钛矿型掺杂氧化物中的巨磁阻(CMR)效应已经引起了基础理论研究和新材料应用的 极大关注.实验表明:薄膜样品中出现大的CMR效应和高的转变温度T_c与制备条件有着密切的关系.由于晶粒尺寸效应和膜的外延性对CMR有重要影响,因此,制备高质量的薄膜,研究其结构特征,对掺杂锰氧化物的巨磁阻效应机制的理解和实际应用都是十分必要的.我们用直流溅射法在(001)LaAlO_3单晶基片上制备了La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3(LSMO)单晶外延薄膜,并测量了磁电阻效应.本文采用 X射线衍射及极图研究了 LSMO薄膜的外延性以及膜与衬底的晶格匹配关系.1 衬底晶胞转换 实验采用(001)LaAlO_3单晶作衬底.LaAlO_3单晶属于三方晶系,然而从LaAlO_3_单晶获得的粉末X射线衍射看出:LaAlO_3在2 θ=70°以前时,衍射峰不出现分裂(70°以后开始分裂),表明三方晶胞的LaAlO_3可以看作是由立方晶胞沿体对角线方向轻微(“压缩”或“拉长”而得到的,先将六方晶胞(a=0. 536 5 nm, c= 1.311 nm)转换为三方晶胞(菱面体晶胞,a=0.536 5 nm),则 LaAlO_3取六方晶胞时的(012)面转换成三方晶胞的(110)面,转换公式为:     

La0.8Ce0.2Fe11.4Si1.6金属间化合物的巡游电子变磁转变特性和巨大磁熵变

对所制备的铁基稀土金属间化合物La_0.8Ce_0.2Fe_11.4Si_1.6的相组成、巡游电子变磁转变(IEMT)特性和磁热效应(MCE)进行了研究. 粉末X射线衍射结果表明, 在经1373 K真空退火处理5天后, 化合物La_0.8Ce_0.2Fe_11.4Si_1.6为单相立方NaZn₁₃型晶体结构. 由居里温度附近的等温磁化曲线可计算出, 在0～3 T低磁场变化下, 该化合物在其居里温度T_C(约186 K)处的最大等温磁熵变为78.29 J/(kg·K), 具有低磁场下的巨磁热效应. 根据TC附近升场和降场过程的等温磁化曲线测量分析, 该化合物的巨大磁熵变来源于T=T_C处磁化强度和磁化率的剧烈变化, 以及T＞T_C处由磁场诱导的IEMT的一级磁相变.     

利用有机磁电导分析红荧烯发光器件中陷阱辅助的三重态激子淬灭作用

本文制备了基于红荧烯(rubrene)分子的有机发光二极管,并测量了不同温度和注入电流下器件的磁电导(magneto-conductance,MC).实验发现器件的MC曲线随着磁场的增加主要表现出了3段变化,在室温(300K)低磁场(|B|6 mT)范围内,MC_1在小电流时表现为快速上升,在中等电流时先缓慢上升再下降,在大电流时则为缓慢下降;在中等磁场范围(6 mT|B|17 mT),MC_2在各电流范围均表现为缓慢上升;在高磁场范围(17mT|B|300 mT),MC_3在各电流范围均表现为迅速下降.随着温度的降低(以电流为50μA为例),低磁场范围(|B|6 mT),MC_1在温度为300 K时表现为缓慢上升,温度为250~150 K时则先缓慢上升再下降,温度为100~20 K时表现为缓慢下降;中高磁场范围(|B|6 mT)的MC_2和MC_3的线型则基本不变.对电流密度-电压特性曲线的深入分析发现器件中存在陷阱,由此说明器件中除了自由电荷对三重态激子的解离(Q+T→Q+e+h)以及极化子对间的系间窜越(PP~1?PP~3)作用以外,还包括陷阱辅助的三重态激子淬灭作用(即陷阱束缚的三重态激子与自由的极化子(Tt+P→S0+P_t)和陷阱束缚的极化子与三重态激子(T+P_t→S0+P)之间的作用),这4种微观机制的共同作用导致结构复杂的MC线型,且电流和温度对它们还有较好的调控作用.本研究不仅加深了对rubrene器件中三重态激子与电荷相互作用的理解,而且还丰富了有机磁电导曲线的表现形式.     

新型多铁层合异质结及其在可调微波器件中的应用

电压调控磁序的研究,对于实现超快响应、微型化和低功耗的电子器件具有重要的理论和实践意义.同时具有铁电和铁磁特性的多铁异质结可通过基于应变诱导的磁电耦合效应实现由电压调控磁特性,从而引起了学术界的广泛关注.在多铁异质结中,利用磁弹作用,电场引起的机械应变可在铁磁相中产生等效磁场,并改变其铁磁共振频率.因此,由其制备的微波器件必然满足微型化、超快响应和低功耗的要求,并可实现新的功能性.本文将从不同的方面介绍最近关于多铁体及其在微波器件中的应用等方面的工作,主要包括:具有强磁电耦合效应的新型多铁层合异质结的构建,基于多铁异质结的可调微波信号处理器的开发,以及在多铁异质结中通过铁电畴弹性反转来非易失性调控微波性质的研究.这类可调节的多铁异质结及其器件的研发为实现下一代可调磁性微波元件、超低功耗电子器件和自旋电子元器件提供了广阔的前景.