金属-金属颗粒膜巨磁电阻效应的尺寸效应

按照颗粒尺寸将颗粒膜中磁性颗粒分为3类:单畴超顺磁颗粒、单畴铁磁性颗粒和多畴磁性颗粒.不同尺寸的磁性颗粒对巨磁电阻效应作用的研究存在着争议.为此,该文假设颗粒膜中磁性颗粒尺寸呈对数正态函数分布,利用二流体模型和有效媒质理论对颗粒膜的巨磁电阻效应进行了研究.计算结果表明,以单畴铁磁性颗粒为主导作用的理论计算结果与相关各类实验相符,表明单畴铁磁性颗粒对颗粒膜的巨磁电阻效应起主导作用.     

纳米磁性颗粒点阵的磁电阻效应

纳米颗粒高密度排列体系有其独特的磁学和电输运性质.主要研究了具有单轴各向异性的单畴磁性颗粒二维正方点阵的磁性和隧穿磁电阻效应.纳米磁性颗粒规则地浸在绝缘基质中.自旋电子在点阵中的输运主要来源于隧穿磁电阻.颗粒磁矩的取向与隧穿磁电阻的大小直接相关.我们发现磁偶极矩相互作用的强弱及温度对该种纳米颗粒点阵系统中的磁学和电输运性质有重要的影响.弱偶极相互作用下,系统的磁化强度和隧穿磁电阻随温度的增加而减小.在给定温度时,偶极相互作用强度的增加,使系统出现由低电阻状态向高电阻状态的转变.强偶极相互作用使系统出现明显的磁电阻各向异性.     

自旋反转效应对铁磁/绝缘层/铁磁结中的隧道磁电阻的影响

考虑到自旋反转效应,用量子力学隧穿方法,计算铁磁/绝缘层/铁磁结中的隧道磁电阻,计算结果表明自旋反转使铁磁/绝缘层/铁磁结中的隧道磁电阻减小.     

FeCo-Al203颗粒膜隧穿磁电阻的颗粒尺寸效应

利用磁控溅射仪制备了一系列的Feco-A1203颗粒膜.分别通过传统的四探针方法和透射电镜(高分辨电镜)研究了FeCo-Al2O3颗粒膜的隧穿磁电阻和纳米颗粒结构.结果表明:当FeCo的体积分数约为32.8%时,FeCo-Al2O3颗粒膜的隧穿磁电阻达到最大值,约为6.9%,该值为目前所报道的在室温和外磁场为12.5 KOe下测量得到的最高值.电镜观察表明在FeCo-Al2O3颗粒膜中,bcc结构或非晶态的FeCo颗粒弥散分布在晶态或非晶态的Al2O3基体中.根据电镜观察结果得到颗粒膜的尺寸分布,经过尺寸拟合发现对于FeCo颗粒体积分数较小的颗粒膜,FeCo颗粒的分布满足对数-正态分布函数,而当颗粒膜中的FeCo.颗粒体积分数较大时,FeCo颗粒的分布就严重的偏离了对数一正态分布函数.同时.实验结果表明:颗粒膜的隧穿磁电阻随颗粒尺寸呈现出非单调的变化,在一中间尺寸达到最大值.     

FeCo-Al2O3颗粒膜隧穿磁电阻的颗粒尺寸效应

利用磁控溅射仪制备了一系列的FeCo-Al2O3颗粒膜．分别通过传统的四探针方法和透射电镜（高分辨电镜）研究了FeCo-Al2O3颗粒膜的隧穿磁电阻和纳米颗粒结构．结果表明：当FeCo的体积分数约为32．8％时，FeCo-Al2O3颗粒膜的隧穿磁电阻达到最大值，约为6．9％，该值为目前所报道的在室温和外磁场为12．5K Oe下测量得到的最高值．电镜观察表明在FeCo-Al2O3颗粒膜中，bcc结构或非晶态的F如颗粒弥散分布在晶态或非晶态的Al2O3基体中．根据电镜观察结果得到颗粒膜的尺寸分布，经过尺寸拟合发现对于FeCo颗粒体积分数较小的颗粒膜，FeCo颗粒的分布满足对数一正态分布函数，而当颗粒膜中的FeCo颗粒体积分数较大时，FeCo颗粒的分布就严重的偏离了对数一正态分布函数．同时，实验结果表明：颗粒膜的隧穿磁电阻随颗粒尺寸呈现出非单调的变化，在一中间尺寸达到最大值。     

铁磁/绝缘层/有机半导体/铁磁多层膜隧道结的隧穿磁电阻的温度和偏压特性研究

采用Slonczewski的近自由电子模型, 利用转移矩阵的方法, 研究了铁磁/绝缘层/有机半导体/铁磁隧道结的自旋极化载流子隧穿的温度和偏压特性. 计算了T=4 K和T=300 K时, 隧穿磁电阻(Tunneling Magnetic Resistance, TMR)随偏压的变化关系, 同时还研究了零温时在有限偏压下隧穿磁电阻TMR与绝缘层厚度、有机半导体层厚度以及铁磁/有机半导体界面势垒U的变化关系. 我们的计算结果较好地解释了有关的实验 结论.     

铁磁/半导体/铁磁隧道结中的隧穿磁电阻

采用相干量子输运理论和传递矩阵方法研究了具有不同自旋指向的极化电子渡越铁磁/半导体/铁磁隧道结的隧穿几率和隧穿磁电阻。研究表明隧穿几率和隧穿磁电阻随半导体长度的改变发生周期性变化、随Rashba自旋轨道耦合强度的改变发生准周期变化,并且在两铁磁电极中磁矩取向平行时,选择适当的半导体的长度和Rashba自旋轨道耦合强度可以得到较大的隧穿磁电阻。     

巨磁电阻效应

重点综述了磁性多层膜、颗粒膜、钙钛矿型氧化物及铁磁薄膜隧道结等几种不同结构类型的巨磁电阻效应的研究现状及其进展情况,并简述了巨磁电阻的物理机制及磁传感器、随机存储器和高密度读出头等几方面的应用,还涉及到了制备这些巨磁电阻材料的常用方法,并列举了10种不同组分的巨磁电阻材料,还说明了特大磁电阻和巨磁电阻的不同。     

颗粒膜中的巨磁电阻效应

纳米颗粒构成的颗粒膜具有巨磁电阻效应，其中的相元互不固溶，颗粒膜中的巨磁电阻效应与电子自旋相关散射有关，以界面散射的贡献为最大，并受到颗粒尺寸、体积百分数、退火及温度的影响。由于颗粒膜制备工艺简便，巨磁电阻效应在信息储存技术中有巨大应用前景，颗粒膜中的巨磁电阻效应引起了人们极大的兴趣。     

La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3/MgO颗粒系统的电输运和磁电阻

用溶胶凝胶法制备La0.67Sr0.33MnO3(LSMO)粉末,并引入第二相MgO在不同的烧结温度下制备了(1-x)LSMO/xMgO铁磁颗粒系统,对样品的结构、电输运性质和磁电阻进行了系统的研究.结果表明:随MgO含量的增加,样品的电阻率增加、绝缘体金属转变向低温移动、低温电阻极小值现象变得更加明显以及样品的磁电阻增强,但当MgO含量增加到0.07以后,样品的绝缘体金属转变温度又重新增加,其磁电阻也几乎不变,运用颗粒之间的磁耦合关系和自旋极化隧穿机理,对实验结果进行了讨论.     

Tunnel magnetoresistance (TMR) in ferromagnetic metalinsulator granular films

We review the recently discovered tunnel-type giant magnetoresistance (GMR) in ferromagnetic metalinsulator granular thin films, which is the magnetoresistance (MR) associated with the spin-dependent tunneling between two ferromagnetic metal particles. The theoretical and experimental results including electrical resistivity, magnetoresistance and their temperature dependence are described. Limitations to the applications of the ferromagnetic metalinsulator granular films are also discussed. Additionally, a brief survey of another two magnetic properties, high-frequency property and giant Hall effect (GHE) associated strongly with the granular structures is also presented.     

M-M型纳米颗粒膜的巨磁电阻效应

探讨了M-M型纳米颗粒膜巨磁电阻效应的物理机制，指出了影响颗粒膜巨磁电阻效应的因素，推导出M-M型纳米颗粒膜巨磁电阻效应的计算公式。     

Magnetic properties and giant magnetoresistance effect of nanometer Fe-In2O3 granular films

Nanometer ferromagnetic metal-semiconductor matrix Fe-In2O3 granular films are fabricated by the radio frequency sputtering. Magnetic properties and the giant magnetoresistance (GMR) effect of Fex(In2O3)1x granular film samples are studied. The result shows that the magne-toresistance (MR) ratio/0 value of the granular film samples with Fe volume fraction x = 35% is 4.5% at room temperature. The temperature dependence (T = 1.5-300 K) of the MR ratio /0 value of Fe0.35(In2O3)0.65 granular films shows that /0 value below 10 K increases rapidly with the decrease of the temperature, and when T = 2 K,/0 value is 85%. Through the study of the dependence of low field susceptibility on temperature and the hysteresis loops at different temperatures, it has been found that, when the temperature decreases to a critical point TP = 10 K, the change of the structure in Fe0.35(In2O3)0.65 granular films results in the transformation of state from ferromagnetic to spin-glass-like. The remarkable increase of the MR ratio ???/??0 value of Fe0.35(In2O3)0.65 granular films below 10 K seems to arise from the peculiar conducting mechanism of the granular film samples in the spin-glass-like state.     

颗粒膜中的巨磁阻效应

本文讨论了颗粒膜中巨磁阻效应（ＧＭＲ）与铁磁颗粒的组成、浓度、颗粒大小和形状依赖关系。     

Magnetic tunnel junctions (MTJs)

We review the giant tunnel magnetoresistance (TMR) in ferromagnetic-insulator-ferromagnetic junctions discovered in recent years, which is the magnetoresistance (MR) associated with the spin-dependent tunneling between two ferromagnetic metal films separated by an insulating thin tunnel barrier. The theoretical and experimental results including junction conductance, magnetoresistance and their temperature and bias dependences are described.     

高密度磁记录纳米颗粒膜磁性的蒙特-卡罗模拟

用蒙特－卡罗方法对Co-C和CoPt-C纳米颗粒膜的磁特性进行模拟研究。模拟中，假设磁性颗粒为球形、单畴，易轴随机取向。对包含hcp结构、直径为3nm的Co颗粒的Co-C膜给出了湿度从3K到300K的磁滞回线，超顺磁驰豫的截止温度约20K；对包含fct结构CoPt的CoPt-C膜给出了300K时平均颗粒尺寸从4nm到6nm，对应于不同尺寸分布下的磁滞回线。模拟显示，由于fct结构CoPt-C有特大的各向异性，因而具备超高的矫顽力，可以满足超高密度磁记录的需要。以上模拟的结果与Co-C颗粒膜和CoPt-C颗粒膜的实验结果一致。     

Fe-Al_2O_3纳米颗粒膜的巨磁电阻效应及微结构

采用磁控溅射方法在玻璃基片上制备了一系列的 Fe- Al2 O3 颗粒膜样品 ,对样品的巨磁电阻效应 (GMR)和磁性能进行了测量 ,并用高分辨电镜 (HRTEM)对膜中 Fe颗粒的微结构进行观察 .结果表明 :磁电阻 MR随 Fe含量而变化 ,在体积分数为 47%时获得最大值 4.0 % .45 % Fe-Al2 O3 颗粒膜的室温磁性表现为超顺磁性 ,磁电阻 MR与 - (M/Ms) 2 成正比 ,相关常数 A≈ 0 .0 3 6 .HRTEM观察表明 ,当 Fe颗粒尺寸约小于 1 nm时 ,Fe颗粒为非晶态 ,而大于该尺寸时则为晶态 .在 Fe- Al2 O3 颗粒膜体系中存在与隧道相关的 GMR,GMR的起因可归于传输电子的自旋相关的散射     

NiCo-Ag纳米颗粒膜输运性质的研究

采用离子束溅射技术制备了一系列不同含量x的(Ni0.8Co0．2)x-Ag1-x。颗粒膜样品，并对样品的各向异性磁电阻和巨磁电阻效应进行了研究，在x=0．4的样品中，GMR值达最大值，为-3％，而AMR值在x=0．75时为0．8％。随着NiCo质量分数x的增加，电子输运行为有着一个从GMRAMR的转变。考察其输运性质，试图来更深入地理解各向异性磁电阻和巨磁电阻效应的物理本质。     

热处理及厚度对Co90Fe10薄膜磁电阻的影响

利用电子束真空蒸发方法制备了不同厚度的Co90Fe10磁性薄膜,研究了热处理及厚度对薄膜磁电阻的影响。利用四探针法测量了薄膜的磁电阻,利用磁力显微镜观察了薄膜的磁畴结构。结果表明:热处理可以提高薄膜的磁电阻,尤其是厚度较小的样品,效果更加明显。对于厚度较大的薄膜,热处理可以改善磁织构,磁畴分布更加有序,出现了类巨磁电阻特征。