单层碳纳米管的磁输运特性

依据磁场中Boltzmann输运方程及单层磁纳米管 (SWNTs)的能量色散关系 ,对单个SWNTs中轴向磁场诱发的低温磁阻进行了数值计算。分析表明 :当电子以低能输运时 ,SWNTs的磁阻有明显的Aharonov Bohn(A -B)效应 。

La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3/LaMnO_3复合体系中颗粒间界对电磁输运行为的影响

将奈尔温度为145 K的反铁磁性绝缘体LaMnO_3作为第二相复合到La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3颗粒间界处,研究反铁磁性绝缘体对复合体系的电磁输运性质的影响.在(1-x)La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3/xLaMnO_3复合体系中,随着x增加,样品的金属-绝缘体转变温度Tp降低,峰值电阻增加.电输运行为表明:随着反铁磁性第二相LaMnO_3的引入,电子-声子散射以及电子-磁振子散射对输运行为的影响变大.在低磁场0.3 T下,相对于纯La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3,复合样品在金属-绝缘体转变温区附近的磁电阻大大增强;在高场3 T下,所有样品都存在着磁电阻平台现象,且复合样品的磁电阻值在低温区域都明显大于纯La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3的磁电阻值.

三角形石墨烯量子点阵列的磁电子学特性和磁输运性质

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了三角形石墨烯纳米片用不同连接方式拼接而成的四种一维量子点阵列(1D QDAs)的磁电子学性质和磁输运性质.结合能计算表明所有1D QDAs是非常稳定的.特别是研究发现1D QDAs的电子和磁性质不仅依赖于磁性态,也明显依赖于连接方式,如在无磁态时,不同量子点阵列(QDAs)可为金属或窄带隙半导体.在铁磁态时,不同QDAs能为半金属(half-metal)或带隙不同的双极化磁性半导体.而在反铁磁态时,不同QDAs为带隙不等的半导体.这些结果意味着连接方式对有效调控纳米结构电子和磁性质扮演重要的角色.1D QDAs呈现的半金属或双极化磁性半导体性质对于发展磁器件是非常重要的,而这些性质未曾在本征石墨烯纳米带中出现.同时,我们也研究了一种阵列的磁器件特性,发现其拥有完美的(100%)单或双自旋过滤效应,尤其是呈现超过109%的巨磁阻效应.

石墨烯量子磁输运性质的电场效应

最近研究发现石墨烯在一维周期性电学或磁学调制势下,其扩散电导率会出现Weiss振荡.本文进一步探索了面外加垂直磁场和面内加横向电场以及一维周期性弱调制电学势的多场耦合作用下,石墨烯的量子磁输运性质,结果表明:Weiss振荡振幅和电导率数值都随着静电场的增加而增加.有趣的是,当电场与磁场的比值达到某一临界值,即β_1=E/(ν_F·B)=1时,输运电导率的Weiss振荡突然消失.这一奇特现象在传统的二维电子气体中是不存在的,因此可以归因于石墨烯载流子外加电磁场的反常相对论性能谱.

La0.7Sr0.3MnO3/xZn0.95Co0.05O复合体系的电磁输运特性

选取高居里温度(Tc约350 K)、高自旋极化率的La0.7Sr0.3MnO3为磁性相,弱磁性的稀磁半导体材料Zn0.95Co0.05O作为边界材料,采用溶胶-凝胶法制备La0.7Sr0.3MnO3:xZn0.95Co0.05O (x = 0.0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 mol)复合体系。对样品的结构、电磁输运特性测量结果分析表明,边界材料对磁电阻的影响显著,x值增大导致磁电阻增加;当加上小磁场后,出现了低场下的高磁电阻。

Fe位Al掺杂对Sr_2FeMoO_6磁结构和磁输运性质的影响

研究了Sr_2Fe_(1-x)Al_xMoO_6(0≤x≤0·30)系列多晶样品的磁学和输运性质.室温X射线衍射谱图的精修结果显示Al^(3+)掺杂没有改变样品的晶格结构,但提高了Sr_2FeMoO_6晶格的阳离子有序度.5K时样品的磁化曲线说明平均单位分子饱和磁矩随着Al含量的增加而下降,但平均单位Fe离子磁矩却逐渐提高.磁化曲线的拟合结果显示样品内反铁磁相互作用对饱和磁矩的贡献随着Al含量的增加而下降,说明一定量的Fe离子被Al替代后,抑制了样品内Fe—O—Fe反相边界的形成,从而提高了Sr_2FeMoO_6晶格的阳离子有序度和平均单位Fe离子磁矩.对饱和磁矩的分析表明非磁性Al^(3+)离子掺杂会形成无磁相互作用的Mo—O—Al—O—Mo区,可以将原来较大的Mo—O—Fe亚铁磁区分割成许多小的区域,并且使这些亚铁磁区间的磁耦合作用变弱,从而提高了低场磁电阻效应.阳离子有序度的提高使来源于自旋相关电子在反相边界处散射的高场磁电阻明显降低,导致了样品的磁电阻在x=0·15时达到了最大值.

Co掺杂非晶C薄膜的低温磁输运特性及磁性能研究(英文)

采用磁控共溅射方法在n型Si(100)基片上制备了一系列具有不同Co含量(x,at%)的Co掺杂非晶C颗粒薄膜,溅射温度为室温。研究了Co-C颗粒薄膜的微结构,磁输运特性及磁性能。通过优化Co含量,在低温下发现了较大的负磁电阻(MR)。温度为2K、磁场为90×79.6kA.m-1时,Co含量为6.4at%的Co-C薄膜的负磁电阻值最大,达到27.6%。随着Co含量从6.4at%增加至16.4at%,MR值从27.6%逐渐减小至2.2%。电阻率??随温度T的变化曲线显示了线性的ln?-T-1/2关系,说明样品中电子传导遵循隧穿输运机制。

分子束外延生长的n-Hg_(1-x)Cd_xTe的磁输运特性

采用迁移率谱和多电子拟合过程相结合的混合电导分析法，对分子束外延（ＭＢＥ）生长的Ｈｇ１－ｘＣｄｘＴｅ材料的变磁场实验数据进行了处理．该方法可以将外延层中体电子对电导的贡献与界面电子的贡献区分开，通过对不同温度下变磁场数据的分析，表明该方法是准确和可靠的。

单轴压力诱导CMR钙钛矿晶格及磁输运变化

通过原位加压下X射线衍射,CMR钙钛矿La_(0.83)Sr_(0.17)MnO_3中由单轴压力诱导的晶格常数的超常变化及显著的晶格畸变被观察到.沿[200]方向的晶格压缩系数,即dlnd_(Mn-O)/d_(Mn-O)可达3.8X10^(-4)MPa.在20 MPa的单轴压力下,巨压电阻效应及磁化强度增强行为同时被观察到.上述现象显示CMR钙钛矿的晶格易于发生变化,并且其电磁性质是结构敏感的.

调制掺杂Al_(x)Ga_(1-x)NGaN异质结磁输运研究(英文)

通过低温和高磁场下的磁输运测量 ,首次在Al0 .2 2 Ga0 .78N GaN异质结中观察到了舒勃尼科夫 德哈斯振荡的双周期特性 ,发现在Al0 .2 2 Ga0 .78N GaN异质结的三角势阱中产生了二维电子气 (2DEG)的第二子带占据 ,发生第二子带占据的阈值 2DEG浓度估算为 7.2× 1 0 12 cm- 2 ,在阈值 2DEG浓度下第一子带和第二子带能级的距离计算为 75meV。

Co-C纳米复合薄膜的微结构、磁性能和磁输运特性

采用磁控溅射法在硅基片上制备了Co原子分数为13.0%的Co-C纳米复合薄膜.在真空条件下,对薄膜进行退火处理,退火温度从473K逐步提高至773K,保温时间30min.形貌观察表明,未经退火处理的薄膜中,Co颗粒均匀分布在非晶C基体中,Co颗粒尺寸为1.5-3.0nm;673K退火后,Co颗粒尺寸增大.磁性能测试表明,未经退火处理的薄膜磁性较弱,随着退火温度升高,薄膜的磁化强度和矫顽力均明显增大;当退火温度增加至673—773K时,薄膜呈现出低温铁磁性、室温超顺磁性的典型颗粒体系磁性特征.磁输运特性研究表明,未经退火处理的薄膜在温度为4.2K,磁场为3980kA/m时表现出1.33%的负磁电阻,随着退火温度升高,样品磁电阻值下降;电阻与温度关系在4.2—60K范围内符合lnR-T^(-1/4)线性关系,磁输运遵循变程跳跃(variable range hopping)传导机制.

LaMn_(1-x)Te_xO_(3+δ)的反常磁输运现象分析

通过固体反应法制备出了Mn位Te掺杂氧化物:LaMn1-xTexO3+δ.X光电子能谱测量结果表明Te离子在样品中具有Te4+价态,Mn3+离子因受富氧及Te4+替换影响而部分转变成Mn2+和Mn4+,以致LaMn1-xTexO3系列样品中同时存在Mn2+,Mn3+,Mn4+三种价态,当Mn3+在样品中的含量远大于Mn2+及Mn4+两者含量和时,样品则具有绝缘态特征,但当Mn3+含量与Mn2+及Mn4+两者含量和相当时,样品则随温度的升高而产生了金属-绝缘态相变.对于这种反常的磁输运现象,用双交换(DE)机制进行了的分析和讨论.

串型耦合双量子点处于自旋阻塞区时磁输运性质的研究

使用双杂质安德森模型的哈密顿量,从理论上研究了串型耦合双量子点系统处于自旋阻塞区时的磁输运性质,并用主方程近似方法求解了哈密顿量.结果表明,自旋轨道耦合作用导致的双量子点间的自旋反转隧穿能够解除系统的自旋阻塞.同时也研究了超精细相互作用导致的在量子点内自旋反转和双量子点之间的自旋关联对系统的磁输运性质的影响,取得了一些有价值的结果,并对相关的物理问题进行了讨论.

Siδ掺杂GaAs多量子阱的磁量子输运

使用ＭＢＥ技术低温生长了含有３个Ｓｉδ掺杂层的ＧａＡｓ外延片，形成三量子阶结构．在４．２～３００Ｋ温区０．１Ｔ的电磁铁上测量了样品载流子浓度和迁移率随温度的变化．在０．３～４．２Ｋ（３Ｈｅ温区）和０～７Ｔ强磁场下测量了样品的横向磁阻、纵向磁阻和霍尔电阻．观察到了横向磁阻的ＳｄＨ振荡和纵向磁阻的抗磁ＳｄＨ振荡．根据实验结果着重讨论了纵向磁阻振荡的起源以及霍尔振荡的含义，简单分析了δ掺杂二维电子气中磁致金属一绝缘体转变的实验条件．

(Ga,Mn)As磁电输运性质的研究进展

综述了Ⅲ-Ⅴ族稀磁半导体(Ga,Mn)As磁电性质的研究进展,尤其是(Ga,Mn)As单层膜和多层膜结构的磁电输运性质的详细研究状况。关于(Ga,Mn)As的结构与物理性质的信息可由单层膜的反常霍尔效应、平面霍尔效应、电阻对温度的依赖关系与磁阻各向异性等磁电输运性质测量得到;而多层膜中观察到的自旋阀效应、自旋相关散射与层间交互耦合等现象,对加深稀磁半导体的基本物性认识、拓展稀磁半导体的实际应用空间非常重要。最后总结并展望了(Ga,Mn)As未来的发展趋势。

表面累积层对N型Hg_(1-x)Cd_xTe输运特性及复合特性的影响

通过测量经紫外辐照的样品的磁输运特性和复合特性,研究N^+表面累积层对钝化N-Hg_(0.78)Cd_(0.22)Te的影响。紫外辐射使N^+表面层减少,从而使样品的电阻增大,这一现象与钝化氧化层俘获电子有关。观察到紫外辐照可使样品的载流子寿命减小约90%。假设紫外辐射降低了由N^+表面层引起的内建电势,可解释较快的电子-空穴复合速率。被激发成准平带或弱耗尽状态的晶体的电子-空穴复合时间常数较小。N-Hg_(1-x)Cd_xTe表面层状态确定了光电导器件的最终设计。

垂直磁化NiCo_(2)O_(4)外延薄膜中的反常霍尔效应研究

亚铁磁材料NiCo_(2)O_(4)具有高度可调的电荷、自旋、轨道、晶格和缺陷效应,其良好的室温垂直磁各向异性使其在自旋电子学器件中具有重要应用。研究采用磁控溅射法在MgAl 2O_(4)(001)衬底上制备了NiCo_(2)O_(4)薄膜,其具有平整的表面形貌和良好外延结构。12和16 nm的NiCo_(2)O_(4)薄膜均呈现良好的垂直磁各向异性,16 nm的NiCo_(2)O_(4)薄膜中还出现了非常规的电输运特性,从200 K开始,随温度上升,其反常霍尔效应曲线表现出多步磁矩翻转现象,这种变化是由于NiCo_(2)O_(4)中多个磁相的互相叠加。NiCo_(2)O_(4)优异的磁电特性及其高度可调性,为设计高性能自旋电子学器件提供了实验依据。

磁性薄膜材料中的交换耦合

介绍了在磁性薄膜材料中的交换耦合的研究进展。制备了铁磁/反铁磁/铁磁3层结构不同成分的薄膜。利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等测试分析技术,系统研究了磁性多层薄膜的相组成、界面及微观结构等。利用超导量子干涉仪(SQUID)研究薄膜的磁、电性能和交换耦合。在Co/反铁磁/Fe结构中发现了非常明显的与温度相关的铁磁/反铁磁界面耦合与铁磁/铁磁层间耦合之间的竞争效应。含有不同铁磁层Fe、Co、Fe20Ni80的3层膜FM1/Cr2O3/FM2对交换耦合随温度的变化存在较强的影响,发现铁磁层的磁晶各向异性和跟Cr2O3接触的自旋非对称性反射系数体系的界面和层间耦合有很大的影响。铁磁层对FM/AFM的交换耦合强度的影响甚大,这种影响和铁磁层的各向异性的相关性要强于和铁磁层饱和磁化强度的相关性。通过面内预加场和场冷的方式,在易轴互相垂直的[Pt/Co]n/NiFe/NiO异质结中实现了交换偏置的4种状态,可等温调控偏置。研究了Co/NiO反点阵列和连续膜的交换偏置,与连续膜相比,纳米反点阵列既能增大偏置,也能减小偏置,具有更高的热稳定性。

源于非晶合金的透明磁性半导体

磁性半导体兼具磁性和半导体特性,通过操控电子自旋,有望实现接近完全的电子极化,提供一种全新的导电方式和器件概念.目前磁性半导体的研究对象主要为稀磁半导体,采用在非磁性半导体中添加过渡族磁性元素使半导体获得内禀磁性的方法进行制备.但大部分稀磁半导体仅具有低温磁性,成为限制其在室温可操控电子器件中应用的瓶颈.针对这一关键科学问题,本文提出与传统稀磁半导体制备方法相反的合成思路,在磁性非晶合金中引入非金属元素诱发金属-半导体转变,使磁性非晶获得半导体电性,研制出具有新奇磁、光、电耦合特性的非晶态浓磁半导体,揭示其载流子调制磁性的内禀机理,发展出可在室温下工作的p-n结及电控磁器件.

磁颗粒复合体系中的反常霍耳效应

巨磁阻和反常霍耳效应都是与电子自旋相关散射有关的磁输运现象 应用扩展的有效介质近似方法和双通道模型 ,研究了磁颗粒复合体系中的反常霍耳效应 ,它源于旋轨耦合作用引起的电子非对称自旋相关散射 从理论上计算了反常霍耳效应与磁性颗粒尺寸关系 ,得到与实验基本相符的结果 在反常霍耳效应与磁颗粒浓度关系的研究中 。