非简并p型Hg1-xMnxTe单晶(x>0.17)的负磁电阻机理研究

研究磁性半导体中负磁电阻产生机理对正确理解载流子与磁性离子间的sp-d磁交换作用 是非常重要的.通过变温(10---300 K)磁输运和变温(5---300 K)磁化率实验研究了一系列不同Mn含量 非简并p型Hg_1-xMn_xTe单晶(x>0.17)的负磁电阻和顺磁增强效应. 实验结果表明其负磁电阻与温度的关系和磁化率与温度的关系基本一致, 两者都包含一个呈指数型变化的温度函数exp(-K/T).根据磁性半导体的杂质能级理论, 非简并p型Hg_1-xMn_xTe单晶在低磁场范围内出现负磁电阻效应的主要物理机理 为外磁场的磁化效应使得受主杂质或受主型束缚磁极化子的有效电离能减小.     

相分离Nd0.5Ca0.5MnO3体系的再入型自旋玻璃行为和电荷有序

研究了Nd_0.5Ca_0.5MnO₃体系的结构和输运特性. 结构 分析表明，在300K下，体系表现为O′型正交结构并存在典型的Jahn-Teller畸变.在8 T磁场 下，体系出现顺磁绝缘-铁磁金属的转变，庞磁电阻效应发生. 磁测量发现，样品的奈尔温 度T_N和电荷有序转变温度T_CO分别在150和240K左右，在41K左右出 现典型再入型自旋玻璃行为，同时观察到了负的磁化率异常. 结果表明，Nd关键词： 庞磁电阻 自旋玻璃态 负磁化强度 电荷有序     

磁电子学中的若干问题

本文综述了自旋极化输运过程中巡游电子的自旋极化、自旋相关的散射及自旋弛豫等三方面的内容；全面总结了铁磁金属的磁电阻效应（ＡＭＲ）、磁性金属多层膜和颗粒膜的巨磁电阻效应（ＧＭＲ）、氧化物铁磁体的特大磁电阻效应（ＣＭＲ）以及磁隧道结的巨大隧道电阻效应（ＴＭＲ）研究中具有代表性的实验结果及理论模型；简单介绍了新生的磁电子器件—磁电阻型随机存取存储器（ＭＲＡＭ）和全金属自旋晶体管的工作原理和工作过程。     

新型的氧化物磁制冷工质与隧道磁电阻材料--2004年度国家自然科学二等奖获奖项目介绍

文章介绍了2004年度国家自然科学二等奖获奖成果[21].类钙钛矿型材料是一类物理内涵极其丰富的化合物,它是著名的高温超导材料、铁电材料、压电材料,又是庞磁电阻效应材料,目前又显示出具有大磁熵变效应与隧道磁电阻效应.文章作者系统地研究了锰钙钛矿磁性化合物的磁熵变与组成、微结构以及颗粒尺寸的关系,研究结果表明,磁性钙钛矿化合物具有显著的磁熵变,居里温度易调,并且化学稳定性佳,从而成为一类新型的磁制冷工质候选材料.此外,文章作者还研究了钙钛矿化合物纳米颗粒体系的磁电阻效应,发现除人们发现的居里温度附近的本征的庞磁电阻效应外,在很宽的低温区,存在与温度不甚敏感的隧道磁电阻效应.     

高度取向石墨的巨磁电阻效应

石墨是准二维半金属材料，然而在通常细晶粒、无取向的石墨中并没有发现很大的磁电阻效应.在高度取向的石墨中发现了巨大的正磁电阻效应，在8.15 T的外磁场中，4.2，300 K温度下的磁电阻分别高达85300%和4950%.生产这一巨磁电阻效应的机制除正常磁电阻效应外，可能源于磁场诱导的类金属-绝缘体的转变 关键词： 磁电阻效应 石墨     

磁电子学讲座第三讲 磁性金属多层膜中的巨磁电阻效应

在许多磁性金属多层膜系统中都存在巨磁电阻效应，这些系统是由厚度为几个纳米的磁层与非磁层交替重叠而构成．出现巨磁电阻效应的必要条件是系统的磁化状态能被外加磁场所改变．该效应的物理原因是传导电子在界面处或磁层内的所谓自旋相关散射．层间耦合随隔离层厚度变化而振荡的现象，在隔离层为非磁过渡金属和贵金属的系统中普遍存在．自旋阀多层结构在信息存储技术中磁电阻“读出”头方面极具应用前景．     

磁电子学讲座 第五讲 自旋极化输运及隧道巨磁电阻效应

简要回顾了利用量子隧道效应测定铁磁金属传导电子自旋极化率的研究历史．综述了自旋极化电子隧穿效应导致的“铁磁金属／非磁绝缘体／铁磁金属”三层平面型隧道结（简称ＦＭ／Ｉ／ＦＭ隧道结）中的巨磁电阻效应以及“铁磁金属／非磁绝缘体”颗粒膜系统中的隧穿类型巨磁电阻效应的研究进展．     

Ag掺杂La-K-Mn-O非均匀多晶体系的电磁性质

用溶胶-凝胶方法制备了1/mAg₂O-La_0.833K_0.167MnO₃ (LKMO/Ag)系列样品，其中1/m代表Ag₂O和La_0.833K_0.167MnO₃(LKMO)的摩尔比，m=32，16，8，4和2. 研究了此系列样品的结构、磁性和输运特性. X射线衍射实验表明，LKMO/Ag是一个非均匀的系统，样品由磁性的钙钛矿相LKMO和金属Ag相组成. 由于Ag相的加入，在室温条件下，磁电阻效应明显增强. 在300 K, 0.5 T磁场下，m=4样品的磁电阻可以达到32%；5.5 T磁场下，其磁电阻可达64%. 而单纯的LKMO样品在相同条件下的磁电阻分别为10%和35%. 在低温下，加Ag样品的磁电阻效应反而减小，样品含Ag越多，磁电阻效应越小. 用非本征磁电阻(包括自旋极化隧穿和自旋相关散射)和本征磁电阻在不同温区对总磁电阻的相对贡献对此系列样品的磁电阻现象作了定性的解释. 关键词： 自旋极化隧穿 自旋相关散射 低场磁电阻 高场磁电阻     

磁场诱导Gd5Ge4体系的低温输运跳跃和相分离研究

报告了作者对Gd_5Ge_4合金样品进行了磁化和电输运测量的研究结果,实验表明,磁化强度随外磁场的增加而出现台阶式跳跃,磁转变的可逆性与温度存在有密切的关联.在由磁场导致的磁转变附近电阻率随着磁场的增加亦表现出台阶式磁电阻现象,并在不同温区表现出正负不同的磁电阻效应,4.2K时呈现正磁电阻效应,而在16和20K时呈现出负磁阻效应,即铁磁相的阻值小于反铁磁相的阻值.结果证明了在Gd_5Ge_4中存在的典型相分离特征,从而在磁场诱导下发生了反铁磁到铁磁的转变,并对这种奇异磁电阻效应的物理机制进行了讨论.     

自旋电子学和计算机硬件产业

1988年发现巨磁电阻（GMR）效应，是基于自旋的新电子学的开始。文章介绍观察效应的物理基础，以及这些效应和材料在信息存储上的应用。GMR硬盘（HDD）已经形成了数十亿美元的工业；其后发现的室温隧道磁电阻（TMR）效应已用于制造新关磁随机存储器（MRAM），它正在开创另一个数十亿美元的工业。自旋电子学研究的物理对象是自旋向上和自旋向下的载流子，而传统半导体电子学的对象是电荷为正和电荷为负的载流子，即空穴和电子。电子自旋特性进入半导体电子学，为新的器件创造了机会。为了成功地将电子自旋结合到半导体微电子技术中去，需要解决磁性原子自旋极化状态的控制，以及自旋极化载流子电流的有效注入、传输、控制、操纵和检测。评述了基于电子自旋的新器件原理、新材料的探索以及自旋相干态的光学操纵。     

钙钛矿锰氧化物La1－xTexMnO3(x=0.04, 0.1)的两类磁电阻现象

La1-xTexMnO3(x=004,01)是一种具有钙钛矿结构的电子掺杂型锰氧化物.实验结果表明：在这种锰氧化物中同时存在庞磁阻（CMR）效应和低场磁电阻（LFMR）效应.在整个实验温度范围（5—300K），LFMR随温度升高而发生了如下变化：出现—消失—出现，在LFMR消失的温区又恰好能观察到明显的CMR.对其原因给予了解释. 关键词： 庞磁电阻 低场磁电阻 La-Te-Mn-O     

自旋阀型[NiFe/Cu/Co/Cu]多层膜的磁电阻、矫顽力和稳定性研究

用电子束蒸镀工艺制备了自旋阀型［NiFe/Cu/Co/Cu］_N多层膜．研究了工艺过程及磁层、非磁层厚度和矫顽力对磁电阻的影响．还研究了磁电阻的稳定性和降低中心磁场等问题．用较优化的方法，制备了中心磁场为（10—20）（10³/4π）A/m，优值大于0.2%（（10³/4π）A/m）^-1的多层膜．实验表明，磁电阻随磁场的变化在中心区内是可逆的．经200℃退火15min，中心磁场略有减小，磁电阻稍有增加．一些样品经一年多老 关键词：     

自旋输运和巨磁电阻--自旋电子学的物理基础之一

介绍磁性纳米结构和锰氧化物中电子的自旋极化输运和巨磁电阻效应，它们是新近发展的自旋电子学的物理基础之一．着重讨论的是以下三方面的基本物理图像：磁多层结构的巨磁电阻，铁磁隧道结的隧穿磁电阻，掺杂锰氧化物的庞磁电阻效应．     

巨磁电阻特性的研究及其在物理实验教学上的应用

阐述了巨磁电阻效应的机理,利用AA002系列巨磁电阻(GMR)器件测量了单个巨磁电阻的阻值与磁场磁感应强度的关系以及AA002系列巨磁电阻(GMR)器件的输出电压与外磁场的关系,研究了巨磁电阻效应的特性,并设计了巨磁电阻器件在物理实验教学中的实用性比较广泛的系列实验.     

多层膜巨磁电阻特性及电流最佳测量

测量了不同方向外磁场和温度下多层膜巨磁电阻的磁阻特性,给出了巨磁电阻模拟传感器用于电流测量的最佳磁偏置.结果表明:外磁场强度相同但方向不同,对巨磁电阻的作用效果不同,巨磁电阻饱和时,阻值与外磁场方向无关.温度不同,巨磁电阻的阻值不同,磁电阻变化率也有改变.     

多层结构双自旋过滤隧道结中的电子输运特性

在转移矩阵方法及Mireles和Kirczenow的量子相干输运理论的基础上,研究了正常金属层/磁性半导体层/非磁绝缘层/磁性半导体层/正常金属层型双自旋过滤隧道结中Rashba自旋轨道耦合效应和自旋过滤效应对自旋相关输运的影响.讨论了隧穿磁电阻（TMR）、隧穿电导与各材料层厚度、Rashba自旋轨道耦合强度以及两磁性半导体中磁矩的相对夹角θ之间的关系.研究表明：含磁性半导体层的双自旋过滤隧道结由于磁性半导体层的自旋过滤效应和Rashba自旋轨道耦合作用可获得极大的TMR值.另外TMR和隧穿电导随着Rashba自旋轨道耦合强度的变化而振荡,振荡周期随Rashba自旋轨道耦合强度的增大逐渐减小. 关键词： 双自旋过滤隧道结 Rashba自旋轨道耦合 隧穿磁电阻 隧穿电导     

以高温超导体为基础的颗粒复合磁电阻器件

外加磁场对超导电性有强烈抑制作用，等效于一个显的正磁电阻．将高温超导体与具有不同磁电阻特性的其它材料复合，构成纳米颗粒复合体，可改变其磁场响应，调节成分配比还可使总磁电阻在特定的温度和外磁场下改变符号，即可调谐磁电阻．根据这一原理，我们制备了以La1.85Sr0.15CuO4和YBa2Cu3O7-δ为基础的颗粒复合磁电阻器件，并在其中观测到了以可调谐磁电阻为代表的丰富的磁电现象．这些器件在磁探测、磁记录和磁场标定等方面具有重要应用价值．     

液氦温区La2/3Ca1/3Mn1-xCuxO3(x=0.15)体系的磁电阻弛豫效应

实验上研究了液氦温区Ｌａ２／３Ｃａ１／３Ｍｎ１－ｘＣｕｘＯ３（ｘ＝０－１５）单相多晶样品给定磁场下的电阻随时间的变化,发现磁电阻随时间变化并非遵从对数规律而是呈指数型变化行为．对这一指数型磁电阻弛豫行为的可能起因进行了讨论,指出这是与Ｍｎ位上Ｃｕ掺杂将额外磁性杂质引入到样品中有关 关键词：     

半磁半导体的输运性质和杂质态

半磁半导体是一类新型的半导体材料．本文主要阐述ｓｐ－ｄ交换相互作用对半磁半导体（ＳＭＳｃ）中输运特性和杂质行为的影响，讨论了量子输运特性，巨大负磁阻效应，磁场感生的金属─绝缘体转变等一系列新的物理效应以及束缚磁极化子的形成．     

磁性金属多层膜中的巨磁电阻效应

在许多磁性金属多层膜系统中都存在巨磁电阻效应，这些系统是由厚度为几个纳米的磁层与非磁层交替重叠构成，出现巨磁电阻效应的必要条件是系统的磁化状态能被外加磁场所改变。该效应的物理是传导电子在界面处或磁层内的所谓自旋相关散射，层间耦合随隔离层厚度变化而振荡的现象，在隔离层为非磁过渡金属和贵金属的系统中普遍存在，自旋阀多层结构在信息存储技术中磁电阻“读出”头方面极具应用前景。