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磁阻效应在工业上具有重要的应用价值,例如磁记录的读磁头,磁传感器等。由于钙钛矿结构可以接受几乎所有的元素,具有这类结构材料可以有着千百样的奇特性质。本研究基于常见的三类钙钛矿结构的磁阻效应材料,钴氧化物,锰氧化物和钌氧化物,选取几个组分进行了基本的电,磁性质研究。虽然不成系统,但也算有所揭示一些典型的性质特点。本研究分为四个部分:
第一章概述了钙钛矿结构材料的磁阻效应和电磁性质。包括磁阻效应的定义,三类化合物的基本性质特点等。
第二章详细比较研究了两个钴氧化物La1/3Sr1/3M1/3CoO3(M=Ca,Ba)的磁性特征。虽然它们的空穴浓度都和La1/3Sr2/3CoO3一样。但Ca掺入的样品表现出PM-FM-RCG的行为,而Ba替代的样品则出现了亚铁磁特征。我们认为,这一差别的出现最根本上缘于A位离子尺寸差异导致晶胞参数改变,打破了体系中各种相互作用的平衡;并且A位离子尺寸的无序度造成的局域畸变效应也是这一变化的重要因素。
第三章以Sm0.5Sr0.5MnO3体系为基体,通过Cu离子的微量掺杂,从实验上揭示了它的CO态崩溃过程所表现出的磁性和导电性的变化特征。由于时间仓促,比较粗糙了罗列了实验结果和简要分析。
第四章介绍了Ti和Zr掺杂SrRuO3的系统比较,包括磁性和输运性两方面。这两个非磁性等价的掺杂离子都破坏了铁磁性和导电性,但低温磁阻极大增强。虽然稀释效应是贡献了主要的影响,但晶格效应对二者的不同扮演了重要因素。因为小的Ti4+和大Zr4+分别造成Ru-O-Ru键角的增大和减小,因而Zr使带宽变窄态密度增大,而Ti相反,根据Stoner判据,Zr将保留更多的铁磁性。并且Ru-O-Ru键角的减小和能带变窄也必然造成载流子输运困难,更局域化。另外根据所有非磁性离子掺杂的效果,证实了导电性和Stoner铁磁性的强关联性。铁磁性的破坏是由于B位离子替代导致了载流子局域化。在所有能进入B位的掺杂离子中Zr4+(和Hf4+)是最小破坏导电性和铁磁性的。我们根据它们电子结构的不同给出了与上面不同的解释,即Ru4+3d电子能级远低于Zr4+而相对接近于Ti4+,因此Ru4+的巡游电子可能在Ti4+上发生共振散射而被束缚,从而减弱了巡游性,不利于Stoner铁磁性。介绍了一种可能的双电流VRH模型,引入自旋极化相关的参数以衡量微观两种自旋态密度的相对大小。定量上较为符合试验数据MR-M2,并指出了局域化(较大T0)和较弱铁磁性(较小饱和磁矩)有利于出现大的MR。