Sr2FeMoO6/glass复合体系电磁输运性质的研究

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磁电子学是当今国际凝聚态物理和材料科学界关注的方向之一,也是小型化、快速化、高存储密度、高灵敏磁性器件的基础。基础研究有着丰富的物理内涵,而应用研究具有明确的应用目标和广阔的市场前景。目前其目标是磁存储器件的研究,并且在室温和低磁场下具有大的磁电阻是这种器件可以应用的前提。同时,随着材料科学的发展,复合材料以其独有的特性受到国内外材料研究人员的关注,因为复合材料不仅保留原各组分的物理性质,而且由于各组分之间的耦合相互作用,显示出比单一组分更优越的性质。因此,研究复合体系得电磁性能的变化也具有十分重要的意义。本文采用的Sr2FeMoO6和glass复合的方法,重点研究自旋极化不同,导电性能不同的两相复合材料的输运性质。通过绝缘相来调制晶界状态,从而有效的降低晶粒间的耦合场,增强电子在晶粒间的隧穿,以期达到增大低场磁电阻的目的。  本文首先采用固相反应方法合成了纯相的多晶Sr2FeMoO6块体材料,然后将其按一定的质量百分比和玻璃复合。然后对体系的结构、磁性和电磁输运性质进行了详细的研究。X射线衍射(XRD)分析表明,加入玻璃以后并没有改变Sr2FeMoO6的晶体结构,玻璃可能分布在颗粒边界上。而对整个系列样品的零场电阻和室温磁化强度的测量显示,随着玻璃含量的增加,样品的电阻明显的提高而饱和磁化强度则线性的下降,这些也从另一方面证明玻璃分布在颗粒边界上。这种晶界状态上的变化对多晶Sr2FeMoO6电磁输运行为产生了十分重要的影响。不同温度下的磁电阻测量结果显示,玻璃绝缘相使晶粒间绝缘势垒得到加强,更有利于自旋极化电子在晶粒间的隧穿,从而提高了低温下多晶Sr2FeMoO6的磁致电阻值。然而随着温度的升高,样品的磁电阻值迅速下降,表现为较强的温度依赖关系。进一步的分析发现Sr2FeMoO6/glass复合样品的电导主要由两种导电通道构成:与温度呈指数关系的自旋相关的晶粒间的隧穿电导和与温度成幂指数关系的自旋无关跳跃电导。这两种电子隧穿机制具有不同的温度依赖性。低温时,前者对整个电导起主要作用;而高温时,后者占主导地位。复合样品中晶界状态的改变对以上两种通道都产生了明显的影响:首先,非磁性的玻璃使得晶粒边界上磁性减弱,从而导致隧穿电子极化率随温度的升高快速的下降;其次,非晶的玻璃分布在晶粒边界上使得电导高阶跳跃项依赖的局域态的密度增加,从而也对多晶样品的电、磁输运性质产生十分重要的影响,使得磁电阻具有明显的温度依赖性。  通过研究再次证明了改善晶界质量是提高多晶晶界型磁电阻效应的一种有效的途径。一方面通过提高绝缘势垒层的厚度以提高低场磁电阻效应;另一方面,要想获得高的室温低场磁电阻必须改善边界上的磁性和减少边界上的缺陷。
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