论文部分内容阅读
近年来，随着自旋电子学的发展高自旋极化磁性材料成为凝聚态物理领域关注的焦点。主要的高自旋极化率磁性材料包括二氧化铬（CrO2），四氧化三铁（Fe3O4）和赫斯勒合金（Heusler alloys）等。通过能带结构计算发现CrO2具有100%自旋极化率，其居里温度为394K，这使得CrO2成为制备磁隧道结和自旋电子器件的理想材料。然而，CrO2在常压下具有亚稳态特征，这导致合成高质量的CrO2粉末压结体以及CrO2基复合氧化物都具有很大的挑战性。本文通过高温高压水热法合成了CrO2，通过XRD、SEM、VSM等多种表征方法，系统的研究了反应时间、CrO3浓度对合成CrO2的结构、形貌和磁性的影响，发现缩短反应时间及增大CrO3浓度有利于CrO2的合成；使用H2O2（过氧化氢）代替H2O增加反应过程中的氧压强，研究氧压强对水热合成CrO2的结构、形貌和磁性的影响，发现提高氧压强有利于CrO2的合成。采用高温高压方法首次合成了CrO2-MgCO3复合氧化物，并且系统的研究了其结构和输运性质。以CrO3和MgC2O4为原料，利用高温高压方法在压强为1GPa，温度为500℃下合成了一系列(CrO2)x-(MgCO3)1-x（x=60%-80%）复合氧化物。研究表明，只有当原料中CrO3的摩尔百分比增加到60%才能合成高纯度CrO2-MgCO3复合氧化物；对CrO2-MgCO3（x=60%）的磁性进行了研究。发现其居里温度约为394K，这与CrO2块体的居里温度基本一致，这说明引入的MgCO3并没有对CrO2居里温度产生影响。对CrO2-MgCO3（x=60%）的磁电阻效应进行了研究，发现CrO2-MgCO3（x=60%）复合氧化物的磁电阻效应明显高于相应的CrO2块体，说明引入的MgCO3增强了CrO2晶粒间的势垒，从而达到提高磁电阻的效果。CrO2-MgCO3复合氧化物在低温下的磁电阻曲线由低场磁电阻和高场磁电阻两个区域组成。低场磁电阻起源于隧道磁电阻，而高场磁电阻可能起源于磁场诱导的势垒的改变。随温度的升高CrO2-MgCO3（x=60%）复合氧化物的磁电阻效应迅速减小。这可能是由于在高温下自旋无关的隧穿在CrO2-MgCO3（x=60%）复合氧化物中占据了主导。对CrO2-MgCO3（x=60%）复合氧化物导电机制进行了分析，发现其呈现绝缘性。利用Fluctuation-InducedTunneling（FIT）模型可以很好的解释低温下CrO2-MgCO3（x=60%）复合氧化物电阻率与温度的关系。研究了不同温度合成的CrO2-MgCO3（x=60%）复合氧化物的磁性及输运性质，发现合成温度对CrO2-MgCO3（x=60%）复合氧化物的性质影响不大。