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本论文研究了La2/3Ca1/3MnO3和Fe3O4这两种磁性氧化物的磁电阻效应,其中LCMO的庞磁电阻效应是本征的性质,在铁磁—顺磁相变的同时发生金属绝缘相变,可以用双交换作用定性的解释,但是细致的理论计算表明必须将电声耦合作用添加进来。在高于金属绝缘相变温度TP的高温区,解释电阻温度关系的模型主要有变程跳跃(VRH)、绝热小极化子跳跃(SPH)、半导体热激活等三种。在低温区,电子散射机制主要有电子—声子、电子—电子和电子—磁子三种模式,电阻温度关系可表示为以上三种模式的多项式组合。我们采用脉冲电子束沉积技术在SrTiO3单晶衬底上制备了LCMO的外延薄膜,然后通过等离子反应刻蚀法在薄膜上刻出不同宽度的微桥。随着宽度的减小,微桥电阻逐渐增加,当微桥宽度为1μm时,TP降低,当宽度减小到500nm时,峰值电阻已经超过PPMS的量程而无法观测。而且我们发现对于宽度为1μm的微桥,在1Tesla磁场作用下低温下电阻反而升高。在高温区,LCMO薄膜的电输运性质可用SPH模型描述,而对于0.5μm的微桥用VRH模型则更为适合,并由此估算出局域线度的数值,与晶格常数相当。
Fe3O4的粉末磁电阻效应可以用极化电子在具有不同磁矩取向晶粒间隧穿,或者其在晶界处受到无序自旋散射来进行解释,所以是非本征的效应。Fe3O4由于具有半金属的性质和较高的居里温度使得他在实际应用中具有巨大的潜力,从而受到人们的广泛关注,致力于提高他在室温下的磁电阻效应。我们采用溶剂热方法制备了直径在200nm左右单分散的Fe3O4颗粒,然后用水解法在纳米颗粒外包裹一层厚度为几个纳米的SiO2绝缘薄层,随后将包膜后的粉末压结后烧成块状。与包膜前相比,包膜后的样品在低温下磁电阻效应有了显著的增强,我们认为是SiO2薄层形成绝缘的晶界使得电子的输运以隧穿为主造成的,但是随着温度的升高,磁电阻效应迅速降低。我们还在一个未包膜的样品中观察到磁电阻效应在室温下非常显著,随着温度的降低反而降低,其物理机制虽然不清楚,但我们认为这与晶粒表面的磁性质密切相关。