导读:本文包含了高自旋极化氧化物论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:二维电子气,自旋极化,反常霍尔效应,磁电阻
高自旋极化氧化物论文文献综述
张洪瑞[1]（2019）在《氧化物界面自旋极化二维电子气》一文中研究指出氧化物LaAlO_3/SrTiO_3(LAO/STO)界面二维电子气自发现以来引起了人们广泛关注。在这个体系中发现了大量新奇的物理现象,如电场可调的Rashba型自旋-轨道耦合、巨热电效应、界面超导电性以及高效的电荷流和自旋流之间的相互转化等。传统半导体GaAs基的二维电子气是s、p电子导电。与其相比,氧化物二维电子气最大的特点是d电子导电。由于强电子关联,人们预期d电子二维电子气将呈现磁相关效应。研究人员尝试用各种手段证明LAO/STO界面存在磁性,但到目前为止都只能观察到具有磁性的迹象。特别地,磁输运行为中的磁滞后行为鲜有报道。因此,如何得到自旋极化的二维电子气是目前氧化物二维电子气的核心问题。本论文通过合理的材料设计,成功地在绝缘的氧化物界面获得了自旋极化的二维电子气,为相关氧化物自旋电子学的进一步发展奠定了基础。本文的主要研究内容和结论包括:1.通过在LAO/STO界面中间插入不同厚度的La_(1/8)Sr_(7/8)MnO_3(LSMO)薄膜,利用界面Mn离子的扩散,在LAO/STO体系中获得了自旋极化的二维电子气。当LSMO薄膜的厚度在1 nm以下时,界面呈现金属导电性。在LSMO厚度是1nm的样品中,发现了反常霍尔效应,其温度可以达到30 K,并且可以保持高迁移率。进一步研究发现,外加电场可以调控反常霍尔效应和高导电性。界面的快载流子在磁输运过程中起到决定性作用。当快载流子浓度超过7×10~(12) cm~(-2)时,反常霍尔效应出现,反常霍尔电阻随着快载流子浓度的增加而增加;当快载流子浓度远小于7×10~(12) cm~(-2)时,近藤效应逐渐出现。通过对负磁电阻的分析,确定界面存在磁性散射。其磁性可能来源于扩散到界面导电SrTiO_3(STO)中的Mn离子。2.利用超顺磁的Fe掺杂STO衬底,取代LAO/STO中的STO得到了高居里温度的自旋极化二维电子气。界面呈现金属导电性,在低温下观察到了近藤效应,且近藤效应不随生长氧气压变化,证明Fe掺杂引起了近藤效应。此外,在这个界面上发现了反常霍尔效应。在10~-66 mbar氧压下生长的样品反常霍尔效应可以持续到室温。随着载流子浓度的增加,居里温度和反常霍尔电阻增加。界面发现了负磁电阻,可以用Khosla和Fischer提出的经验公式完美拟合。证明此界面是稀磁二维电子气,其产生磁性的原因是局域磁矩与巡游电子之间相互作用。3.在铁磁绝缘体EuO和5d过渡金属氧化物KTaO_3界面发现了自旋极化的二维电子气,且二维电子气具备高导电性。控制生长温度可以调节界面载流子浓度,温度越高载流子浓度越大。在2 K温度下最高的迁移率达到111.6 cm~2/Vs。通过磁电阻测量发现了具有明显磁滞后的磁电阻效应。磁滞后是铁磁有序的强有力的证据。霍尔效应测试发现其存在反常霍尔效应且同样具有磁滞后行为,温度可以到达70 K。理论计算表明其磁性来源于Eu的d电子与Ta的d电子相互作用,使Ta的d电子自旋极化。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院物理研究所)》期刊2019-06-01）
李强[2]（2014）在《氧化物中自旋极化材料与器件的研究》一文中研究指出在信息大爆炸的当今,信息技术正以摩尔定律快速向前发展：集成电路上可容纳的晶体管数目约每隔18个月便会增加一倍,而且性能提高一倍。然而随着器件尺寸的减小和集成化的提高,电子的量子效应使半导体器件越来越接近其物理极限。为了突破摩尔定律瓶颈,自旋电子学应运而起：同时调控电子的电荷和自旋两种属性,引入全新的信息存储和处理模式,使得自旋电子器件相对于传统半导体器件具有运算速度更快、器件尺寸更小、能耗更低、信息存储非易失等优异性能,这引发了科研界和工业界的广泛关注与研究,成为当前凝聚态物理、材料科学和信息科学等诸多领域共同关注的研究热点。自旋电子器件的设计和制备需要实现自旋极化电流的产生、注入、传输、检测和调控,在材料中产生自旋极化电流是实现自旋电子器件的首要条件,因而高自旋极化率材料是这一切的基础和关键,近年来物理、信息、材料领域大量的工作集中于自旋极化材料的探索,先后制备出了各种磁性半导体、半金属、拓扑绝缘体等新材料。自旋极化材料制备和自旋电子器件设计是自旋电子学的两个主要部分。本文基于国内外对自旋电子材料和器件的研究基础之上,设计和制备出新型的自旋极化材料与器件,并对材料和器件的结构和性能进行了检测和分析。磁性半导体是一种具有重要前景的自旋极化材料,能够克服电导不匹配的限制实现自旋注入,是新型自旋器件的支撑材料,具有丰富的物理内涵和应用前景,成为自旋电子学的研究热点。在各种磁性半导体种,宽禁带磁性半导体由于具有室温铁磁性吸引了研究者的广泛关注,基于ZnO、In2O3、TiO2等氧化物半导体的过渡金属掺杂体系中都观察到了室温铁磁性。但是绝大部分工作集中于其结构、磁性和磁性物理起源等方面,对于自旋极化这一最重要性质却少有研究报道。我们通过磁性隧道结、反常霍尔效应以及磁电阻等多个方面研究分析,证明了我们制备的氧化物磁性半导体具有自旋极化特性。为了提升信息存储和处理能力,人们在不断探索开发基于自旋极化材料的各种新型自旋电子器件。自旋场效应管、自旋发光二极管、MRAM、Racetrack存储器、多铁隧道结等新型器件纷纷涌现,这些新型器件采用全新的信息存储和处理模式,具有巨大的应用前景。我们设计构造了具有隧穿磁电阻和电致阻变的多态存储器件,可以实现高密度、低功耗、非易失的信息存储。我们制备的具有自旋相关偏压的磁性隧道结,可以实现巨大的磁阻,是一种灵敏的交流磁性传感器。具体工作介绍主要有以下四个方面：(1)我们制备了浓磁半导体Zn1-xCoxO,并进一步证明和测量了其自旋极化。我们使用高真空磁控溅射仪采用交替溅射方法,制备出高钴含量的磁性半导体Zn1-xCoxO,并进一步利用金属掩模构造了100um×100um的隧道结器件Co/ZnO/Zn1-xCoxO。在该隧道结中我们观察到了室温磁电阻,其随着温度的降低逐渐增强,在2K温度下我们观察到19.7%的隧穿磁电阻。通过Julliere理论模型,可以推得其自旋极化率大约为25%。结电阻随温度变化曲线显示非直接弹性跃迁的存在,这表明势垒中有缺陷态,由于缺陷态会减弱磁电阻,Zn1-xCoxO真实极化率应高于理论推算值。另外我们还观察到了Zn1-xCoxO室温下的反常霍尔效应,其曲线与磁性曲线完全重合。这些结果证明我们制备出了自旋极化的Zn1-xCoxO磁性半导体。(2)我们制备了纳米复材料(ln0.95Fe0.05)2O3,其在磁、电、光等方面表现出优异性能。我们采用脉冲激光沉积的方法,在YSZ(111)衬底上外延生长出自组装Fe304纳米柱的In2O3薄膜,通过控制生长温度和生长条件,Fe304纳米柱尺寸大约几十纳米,XRD扫描表明In203和Fe304都沿{111}晶向外延生长。由于柱状Fe304的存在,该纳米复合材料具有较强的磁各向异性,易轴方向为垂直膜面方向,其饱和磁化强度为8.3emu/cm3。室温下我们观察到与磁性曲线完全吻合的反常霍尔效应,这表明材料载流子的自旋极化。同时该纳米复合材料具有磁光效应和透明导电特性,是一种优异的多功能复合材料。(3)我们提出并成功通过复合势垒制备了集合隧穿磁电阻和电致阻变的隧道结。我们使用磁控溅射仪,利用金属掩模技术,设计和构造了同时具有隧穿磁阻效应和电致阻变效应的多态非挥发存储器件Co/CoO-ZnO/Co。我们通过在Co薄膜上溅射2nm ZnO生成复合势垒层CoO-ZnO。在ZnO的沉积过程中,由于氧原子的扩散,界面处的金属钴发生氧化;磁性和XPS测量结果显示CoO厚度大约为2nm。该复合势垒成功得将巨大电致阻变和磁阻有效的结合在一起。该器件具有良好的阻变开关特性,室温下高低阻态之间大小相差90倍,高阻态遵循隧穿导电机制,低阻态表现为金属导电特性。同时该器件在室温下具有8%的隧穿磁阻效应。基于试验结果和理论分析,我们通过氧空位在氧化锌与氧化钴间的往返运动解释器件阻变原理。(4)我们通过不对称性势垒设计了具有磁场相关整流效应的磁性隧道结。利用不对称性势垒CoO-ZnO制备的磁性隧道结,在交流信号下通过整流效应产生自旋相关的mV量级的直流电压,并从而产生巨大的磁电阻效应,而且磁电阻随着电流变化会产生变号现象。在1.5nA下样品的磁电阻为-95%,,在-1nA电流下磁电阻为21%。同时该自旋相关偏压随ZnO的厚度从3nm到7nm逐渐发生变化,并且发生变号现象。我们首次提出不对称势垒对交流信号的整流效应是磁性隧道结中自旋电动势的一种起源。(本文来源于《山东大学》期刊2014-05-12）
徐同帅[3]（2014）在《氧化物浓磁半导体和反铁磁金属的自旋极化输运研究》一文中研究指出自旋电子学是以自旋极化载流子的产生、注入、输运和检测作为研究对象的一门新兴的学科。作为下一代信息技术的发展方向之一,自旋电子学的产生有其深刻的历史原因。众所周知,电子具有电荷和自旋两种属性。传统的微电子学是以调控电子电荷来进行信息逻辑处理的,在此基础上的各种功能器件是现代信息技术的基础。作为电子的另外一种属性,自旋,主要在信息存储领域发挥作用。随着技术的发展,基于电荷调控的微电子器件尺度越来越小,已经达到数10nm的量级。小尺度下,微电子器件热损伤严重,稳定性变差,并且存在量子限域效应的根本性阻碍。寻找新型器件是当今电子学领域的一个重点。通过改变电子的自旋状态而实现信息逻辑处理比操纵电荷所需要的能量更少,并且速度更快。随着GMR等自旋器件的发现,以及一系列基于电子自旋的原型器件的提出,自旋电子学迅速成为近年来的一个研究热点。要实现基于电子自旋的新型器件,首先必须制备出具有室温铁磁性、高自旋极化率的材料。磁性半导体是目前最有希望的自旋电子学材料之一。磁性半导体按照过渡族金属含量的多少,可分为稀磁半导体和浓磁半导体。所谓稀磁性半导体是指在现有的半导体母体材料中掺杂少量的过渡族金属元素,过渡族金属元素以替位掺杂的方式进入母体材料的晶格中,并通过局域的磁性离子与载流子自旋之间的耦合作用,在材料中产生宏观铁磁性及自旋极化的载流子。基于过渡族金属替位掺杂的传统半导体材料如GaAs、Si、Ge材料的稀磁半导体的居里温度普遍不高。研究最为成熟的(Ga,Mn)As磁性半导体目前报道的最高居里温度为200K,远低于微电子器件应用的温度。为了获得室温铁磁性的材料,研究人员开始转向氧化物稀磁半导体,如过渡族金属掺杂的ZnO、TiO2、SnO2、In2O3等。到目前为止,大部分研究集中在材料的铁磁性起源,而对自旋电子学材料的基本要求--高自旋极化载流子的研究还很少。另一方面,虽然很多研究小组都报道了具有室温铁磁性的氧化物磁性半导体,由于过渡族金属在半导体晶格中的溶解度不高,这使得替位掺杂量很难提高,从根本上限制了材料居里温度以及饱和磁化强度的提高,难以满足在自旋电子学器件中的应用。为了克服以上问题,我们课题组从稀磁半导体转向浓磁半导体的研究。我们提出：在非热平衡条件下,通过交替沉积原子层厚度的半导体层和过渡族金属层的方法制备高过渡族金属含量的非晶浓磁半导体。过去几年的工作证明,我们独特的生长方式制备的浓磁半导体具有室温铁磁性,高饱和磁化强度,是有潜力的自旋电子学备选材料。但是,我们的浓磁半导体依然存在几个根本问题需要解决。首先,以前制备的浓磁半导体薄膜存在纳米尺度的不均匀,必须制备出成份均匀的样品来确定其铁磁性起源。其次,自旋电子学材料的本质要求--载流子的自旋极化一直没有给出定性或者定量的研究,对于浓磁半导体的应用这是一个必须跨越的障碍。本论文中,作者制备了单相非晶氧化物浓磁半导体(In1-xCox)2O3-v和Zn0.32Co0.68O1-v。(In0.23Co0.73)2O3-v浓磁半导体的结构和成分表征表明样品铁磁性来源于非晶相。在输运测量中首次观察到了自旋极化载流子的直接证据--反常霍尔效应。对(In0.23Co0.77)2O3-v的研究表明,改变制备氧分压,可以调控变程跃迁过程中电子-空穴对的交换耦合作用,进而导致正-负磁电阻的变号。对于ZnO基浓磁半导体,我们得到了Zn0.32Co0.68O1-v浓磁半导体的自旋极化率高达67%,目前为止这是在氧化锌磁性半导体中最高的。通过控制界面势垒,在Zn0.32Co0.68O1-v/ZnO/Pb超导异质结中观察到了无反射隧穿现象。最后,对新型铁基超导体母体材料La0.25Pr0.75Co2P2连续自旋翻转的研究表明,等电子掺杂同样可以破坏磁性层的反铁磁耦合,这为铁基超导机理研究提供了一个重要提示。论文主要研究内容分为叁部分：一、研究了(In1-xCox)2O3-v浓磁半导体的制备、氧分压调控的磁性和输运、电子-空穴交换作用导致的正-负磁电阻以及变程跃迁区的反常霍尔效应。(1)在非热平衡条件下用交替溅射的方法生长了单相(In0.23Co0.73)2O3-v浓磁半导体薄膜。通过控制薄膜制备时的氧分压,其磁性和导电性质可以被精确调制。该系列的浓磁半导体都具有室温铁磁性,其饱和磁化强度,载流子浓度和电导率都随着制备氧分压的降低而增加,氧分压最小的样品具有最强的铁磁性。这为自旋注入提供了一种有效的调控手段。掠入射X射线衍射,软X射线吸收谱,高分辨TEM的测量结果表明样品的磁性来源于(In0.23Co0.73)2O3-v非晶相,氧分压的增加导致了结晶相的出现和铁磁性的减弱。(2)通过控制氧分压,在相同成分的(In0.23Co0.77)2O3-v样品中实现了正-负磁电阻的转变。两种样品电输运都处于Efros变程跃迁区。通过自旋依赖的变程跃迁理论定量拟合,表明磁电阻符号的取决于变程跃迁过程中电子-空穴对的交换相互作用是铁磁耦合还是反铁磁耦合。这为电子-空穴对交换相互作用的大小和符号测量给出了一种全新的电学方法。(3)在绝缘体导电机制的样品中,我们首次在实验上观察到了变程跃迁区反常霍尔信号随着温度变号的现象。通过改变制备氧分压,浓磁半导体(In0.23Co0.77)2O3-v的导电性质从金属导电到绝缘体导电连续变化,绝缘性的样品在低温下为变程跃迁导电性。反常霍尔效应的实验结果和理论分析表明变程跃迁区的反常霍尔系数与纵向电阻的标度关系,不能用现有的理论描述。我们提出,在不同温度下,发生变程跃迁的局域态电子的局域能级不同,其自旋轨道耦合强度也不同,因此不能作为常量处理。二、基于平面型半导体/超导体异质结,研究了Zn0.32Co0.68O1-v浓磁半导体的自旋极化率,以及Zn0.32Co0.68O1-v/ZnO/Pb异质结中的无反射隧穿。(1)对超导异质结的Andreev Reflection谱测量表明,浓磁半导体Zn0.32Co0.68O1-v的自旋极化率高达67%,这是目前报道的氧化锌磁性半导体中最高的。我们制备了平面结构的Zn0.32Co0.68O1-v/Pb超导异质结,并对微分电导谱进行了自旋极化的BTK理论拟合。实验结果表明非晶化以及高含量过渡族金属这两种方式可以有效提高磁性半导体的自旋极化率。另一方面,界面上大量磁性杂质和无序氧化物的存在对自旋极化电子产生了很强的非弹性散射,降低了自旋极化率的测量值。(2)通过在Zn0.32Co0.68O1-v/Pb超导异质结界面上引入ZnO势垒层,我们在隧穿背景下观察到了零偏压电导的提高,这是第一次在磁性半导体／超导体系统中观察到无反射隧穿现象。对零偏压电导的温度和磁场依赖性的研究表明,磁性半导体中的电子相位相干长度和变程跃迁长度在数量级上是一致的。在超导带隙外,实验还观察到了微弱的带隙外电导峰,这起源于Zn0.32Co0.68O1-v磁性半导体中费米能级以下的局域态能级。叁、研究了铁基超导体的母体材料La0.25Pr0.75Co2P2的两次自旋翻转,并由磁性和磁电阻结果一致证实两次自旋翻转起源于反铁磁耦合的Pr磁层。对单晶La0.25Pr0.75Co2P2样品的磁性和磁电阻测量一致表明：La替换Pr在c轴方向上诱导了两次连续的自旋翻转转变。磁化率-温度测量显示样品存在两个反铁磁转变,TN1=240K, TN2=11K,分别起源于Co的磁矩和Pr的磁矩。在外磁场作用下,磁电阻的两步急剧下降为自旋翻转提供了进一步的证据,表明这两次自旋翻转都起源于反铁磁耦合的Pr磁层。基于实验结果,我们提出了一个具有不同磁环境的磁结构模型来解释连续的自旋翻转转变。研究结果表明,等电子掺杂也可以破坏磁性层间反铁磁耦合,这为铁基超导新材料寻找和机理研究提供了一种有益提示。(本文来源于《山东大学》期刊2014-05-05）
蔡田怡,雎胜,孙华,李振亚[4]（2008）在《逾渗驱动的高自旋极化氧化物材料磁电阻增强效应——网络效应与调控》一文中研究指出锰氧化物具有内禀的多尺度非均匀性,这与同时活跃的多个自由度——自旋、电荷、晶格和轨道——非线性耦合,以及多种相互作用的共存密切相关。更重要的是,这种极为特殊的物理现象可能是庞磁电阻效应的微观起源——铁磁金属相在磁场作用下的逾渗而驱动的磁电阻效应。另一方面,在某组分导电逾渗阈值附近的磁电阻显着增强效应,是高自旋极化氧化物颗粒体系所具有的普遍现象之一。因此,针对各种高自旋极化氧化物的非均匀和颗粒复合体系,逾渗驱动磁电阻增强效应的研究具有重要的学术意义和应用价值,其中输运网络理论为重要的理论研究。在充分认识电磁输运微观机制的基础之上,通过调控输运网络的结构,探讨逾渗驱动磁电阻增强的必要条件,可以找出实现可控性高且幅值较大的磁电阻的新途径、新方法。本文主要基于电阻网络模型,综述高自旋极化氧化物材料中多相共存体系的磁输运性质研究的主要背景和发展现状,充分结合相关的实验结果,介绍逾渗驱动磁电阻效应增强的物理机制,以及各类电输运网络的构建,并展望未来的发展。(本文来源于《物理学进展》期刊2008年01期）
金奎娟,韩鹏,陆珩,吕惠宾,杨国桢[5]（2007）在《钙钛矿氧化物异质结自旋极化输运机制研究》一文中研究指出文章介绍了一个基于弱Hund耦合规则以及载流子漂移扩散机制所提出的关于钙钛矿氧化物p-n异质结构的自旋极化输运机制的物理模型.该理论不仅可以很好地解释由具有负磁阻效应的La0.9Sr0.1MnO3(LSMO)与非磁性的SrNb0.01Ti0.99O3(SNTO)所组成的异质结中所存在的正磁电阻效应,同时揭示了该体系中LSMO在界面区域的载流子与远离界面区域的载流子具有不同的自旋极化方向.这一结果将为理解钙钛矿氧化物异质结及多层膜的自旋极化输运机制开辟了一条新的途径.(本文来源于《物理》期刊2007年05期）
刘慧娟[6]（2006）在《高自旋极化氧化物颗粒体系的磁场相关库仑阻塞效应》一文中研究指出近年来，磁电阻效应因其重要的理论价值和广泛的商业应用前景而成为凝聚态物理和材料科学的研究热点。其中高自旋极化氧化物因其具有接近100％的自旋极化率而备受关注，因为由这类材料构成的异质结构中表现出极大的磁电阻效应，而半金属颗粒复合体系就是这类异质结构的典型代表。实验发现，该类材料的磁输运性质受到材料构性、颗粒分布等因素的明显影响，而表现出不同的磁电阻温度效应。探究高自旋极化氧化物体系磁电阻效应不仅具有理论上的学术价值，同时也能为实际应用指明方向。本文中我们在网络框架下运用有效介质理论(EMA)的方法，对高自旋极化氧化物的磁电阻行为进行系统研究，探讨影响磁电阻效应的主要因素。主要工作如下：文中我们主要着眼于磁电阻温度效应的研究，首先探讨了描述半金属颗粒体系磁输运性质的理论模型，将目前人们所知的两种隧穿机制(Inoue-Maekawa模型和Helman-Abeles模型)作了深入研究和比较。并基于Inoue-Maekawa模型，将隧穿型输运的颗粒体系用键无序电导网络来模拟，再运用有效介质理论(EMA)研究了自旋极化隧穿导致的磁电阻效应。另一方面我们超越Helman-Abeles模型中对库仑能隙的磁性相关项采用一级近似的计算方法，发现了低温下磁电阻的翻转效应，对磁电阻经历从负到正的现象进行了理论根源的探索，指出关键的因素是对磁性能考虑了更高阶的近似，自旋相关库仑能隙的存在将导致一个低温下趋于发散的正磁电阻背景。我们的结论是：库仑能隙很有可能成为有别于自旋极化率的磁电阻新来源，这为我们从实验上提高体系的磁电阻效应提供了新的途径。最后我们针对两种机制各自的缺陷提出了基于该两模型基础上的综合模型，即同时考虑自旋极化隧穿和磁性能的作用。详细讨论了该综合模型的磁电阻温度效应，再次运用网络模型中的有效介质理论对综合模型表现出的磁电阻效应进行系统研究，针对正磁电阻在低温、高能隙和低自旋极化率情况下更为显着的现象，指出了体系的磁电阻是在自旋相关库仑能隙所导致的正磁电阻背景上，自旋极化率与之竞争后的综合影响。(本文来源于《苏州大学》期刊2006-10-01）
伍建春[7]（2006）在《高自旋极化氧化物的逾渗增强磁电阻效应》一文中研究指出近年来，磁电阻效应因其重要的理论价值和广阔的商业应用前景而得到广泛的研究。高自旋极化氧化物具有接近100％的自旋极化率，由这类材料构成的异质结构中表现出极大的磁电阻效应，而半金属颗粒复合体系中就是这类异质结构的典型代表。实验发现，该类材料的磁输运性质受到材料构性、颗粒分布等因素的明显影响，且在逾渗阈值附近观察到显着的磁电阻增强效应。探究高自旋极化氧化物体系逾渗增强磁电阻效应不仅具有理论上的学术价值，同时也为实际应用提供可行方案。本文中我们利用网络模拟的方法，对描述高自旋极化氧化物的输运网络的逾渗行为进行系统研究，探讨在网络中有效增强磁电阻的方法。主要工作如下： 我们编写了能在一定程度上处理critical slowing down(CSD)现象的无规电导网络模拟算法。电阻网络的模拟中，由于CSD现象普通的kirchhoff迭代在渗流阈值时失效。而宽分布型电阻网络模拟中普通算法的失效实际上也是一种逾渗体系的CSD现象。在这种电阻网络中，即使没有不同材料的复合，也会由于电导的宽分布导致电流向部分较大电导集中，形成类似逾渗临界点附近的通道结构。为了处理这种内禀的逾渗结构，我们借鉴了其他专用于解决二元电阻网络逾渗行为的算法，通过先提取宽分布电导网络中的backbone，所得系数矩阵以row-indexed compact storage进行储存，并采用biconjugated gradient method求解，从而大大提高了运算的速度和精度，使宽分布下自旋极化输运网络的模拟成为可能。由于充分考虑了电阻网络的逾渗特点，这种算法不仅可用于电导宽分布引起的内禀逾渗，也可用来计算复合材料中多相共存时的逾渗现象。我们在后来的工作中采用该算法计算了几种不同逾渗机制的自旋极化输运网络，得到了较好的结果。 我们系统讨论了不同逾渗机制下磁电阻的增强行为。半金属磁性氧化物与其他绝缘材料复合而成的体系可以简单描述为具有磁电阻效应的金属键和绝缘键构成的二元无规电阻网络。实验上观察到此类材料在逾渗点处发生显着的磁电阻增强效应。我们通过网络模拟得到与实验现象趋势一致的结果，证明在这种机制下，逾渗通道的准一维性确实有利于磁电阻的增强：磁电阻MR从纯金属键时的56％上升到阈值附近的(本文来源于《苏州大学》期刊2006-05-01）
孙华,李振亚[8]（2005）在《高自旋极化氧化物材料的颗粒边界磁电阻效应》一文中研究指出颗粒边界磁电阻是高自旋极化氧化物颗粒体系中由于颗粒边界的存在而导致显着的磁电阻效应。本文将这种磁电阻效应定义为颗粒边界磁电阻效应。这里所说的颗粒边界,包括各种自然和人工晶界、粉末颗粒表面、复合材料中的颗粒界面等多种情况;所涉及的材料包括高自旋极化氧化物多晶、压缩粉末和各种复合材料等。对颗粒边界磁电阻效应的研究,不仅有助于人们进一步理解高自旋极化氧化物磁输运性质的基本机制,并为寻求具有高磁电阻效应的新型自旋电子学器件提供理论基础。本文综述了高自旋极化氧化物颗粒边界磁电阻研究的主要背景和发展现状,介绍了该领域中主要的实验发现和理论模型,展望了未来的发展。(本文来源于《物理学进展》期刊2005年04期）
赵中云,李建青,田旭[9]（2003）在《Mn基钙钛矿氧化物中的自旋极化隧道输运》一文中研究指出借助自旋极化隧道模型 ,对具有不同居里温度的Mn基钙钛矿氧化物的电阻率随温度和磁场的变化行为进行了计算 .结果表明 ,模型给出的结果和文献上普遍报道的实验结果在行为上有非常好的一致性 ,表明这类材料中所观察到的电子输运和磁性质可以基于这一模型而得以理解(本文来源于《低温物理学报》期刊2003年02期）
高自旋极化氧化物论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
在信息大爆炸的当今,信息技术正以摩尔定律快速向前发展：集成电路上可容纳的晶体管数目约每隔18个月便会增加一倍,而且性能提高一倍。然而随着器件尺寸的减小和集成化的提高,电子的量子效应使半导体器件越来越接近其物理极限。为了突破摩尔定律瓶颈,自旋电子学应运而起：同时调控电子的电荷和自旋两种属性,引入全新的信息存储和处理模式,使得自旋电子器件相对于传统半导体器件具有运算速度更快、器件尺寸更小、能耗更低、信息存储非易失等优异性能,这引发了科研界和工业界的广泛关注与研究,成为当前凝聚态物理、材料科学和信息科学等诸多领域共同关注的研究热点。自旋电子器件的设计和制备需要实现自旋极化电流的产生、注入、传输、检测和调控,在材料中产生自旋极化电流是实现自旋电子器件的首要条件,因而高自旋极化率材料是这一切的基础和关键,近年来物理、信息、材料领域大量的工作集中于自旋极化材料的探索,先后制备出了各种磁性半导体、半金属、拓扑绝缘体等新材料。自旋极化材料制备和自旋电子器件设计是自旋电子学的两个主要部分。本文基于国内外对自旋电子材料和器件的研究基础之上,设计和制备出新型的自旋极化材料与器件,并对材料和器件的结构和性能进行了检测和分析。磁性半导体是一种具有重要前景的自旋极化材料,能够克服电导不匹配的限制实现自旋注入,是新型自旋器件的支撑材料,具有丰富的物理内涵和应用前景,成为自旋电子学的研究热点。在各种磁性半导体种,宽禁带磁性半导体由于具有室温铁磁性吸引了研究者的广泛关注,基于ZnO、In2O3、TiO2等氧化物半导体的过渡金属掺杂体系中都观察到了室温铁磁性。但是绝大部分工作集中于其结构、磁性和磁性物理起源等方面,对于自旋极化这一最重要性质却少有研究报道。我们通过磁性隧道结、反常霍尔效应以及磁电阻等多个方面研究分析,证明了我们制备的氧化物磁性半导体具有自旋极化特性。为了提升信息存储和处理能力,人们在不断探索开发基于自旋极化材料的各种新型自旋电子器件。自旋场效应管、自旋发光二极管、MRAM、Racetrack存储器、多铁隧道结等新型器件纷纷涌现,这些新型器件采用全新的信息存储和处理模式,具有巨大的应用前景。我们设计构造了具有隧穿磁电阻和电致阻变的多态存储器件,可以实现高密度、低功耗、非易失的信息存储。我们制备的具有自旋相关偏压的磁性隧道结,可以实现巨大的磁阻,是一种灵敏的交流磁性传感器。具体工作介绍主要有以下四个方面：(1)我们制备了浓磁半导体Zn1-xCoxO,并进一步证明和测量了其自旋极化。我们使用高真空磁控溅射仪采用交替溅射方法,制备出高钴含量的磁性半导体Zn1-xCoxO,并进一步利用金属掩模构造了100um×100um的隧道结器件Co/ZnO/Zn1-xCoxO。在该隧道结中我们观察到了室温磁电阻,其随着温度的降低逐渐增强,在2K温度下我们观察到19.7%的隧穿磁电阻。通过Julliere理论模型,可以推得其自旋极化率大约为25%。结电阻随温度变化曲线显示非直接弹性跃迁的存在,这表明势垒中有缺陷态,由于缺陷态会减弱磁电阻,Zn1-xCoxO真实极化率应高于理论推算值。另外我们还观察到了Zn1-xCoxO室温下的反常霍尔效应,其曲线与磁性曲线完全重合。这些结果证明我们制备出了自旋极化的Zn1-xCoxO磁性半导体。(2)我们制备了纳米复材料(ln0.95Fe0.05)2O3,其在磁、电、光等方面表现出优异性能。我们采用脉冲激光沉积的方法,在YSZ(111)衬底上外延生长出自组装Fe304纳米柱的In2O3薄膜,通过控制生长温度和生长条件,Fe304纳米柱尺寸大约几十纳米,XRD扫描表明In203和Fe304都沿{111}晶向外延生长。由于柱状Fe304的存在,该纳米复合材料具有较强的磁各向异性,易轴方向为垂直膜面方向,其饱和磁化强度为8.3emu/cm3。室温下我们观察到与磁性曲线完全吻合的反常霍尔效应,这表明材料载流子的自旋极化。同时该纳米复合材料具有磁光效应和透明导电特性,是一种优异的多功能复合材料。(3)我们提出并成功通过复合势垒制备了集合隧穿磁电阻和电致阻变的隧道结。我们使用磁控溅射仪,利用金属掩模技术,设计和构造了同时具有隧穿磁阻效应和电致阻变效应的多态非挥发存储器件Co/CoO-ZnO/Co。我们通过在Co薄膜上溅射2nm ZnO生成复合势垒层CoO-ZnO。在ZnO的沉积过程中,由于氧原子的扩散,界面处的金属钴发生氧化;磁性和XPS测量结果显示CoO厚度大约为2nm。该复合势垒成功得将巨大电致阻变和磁阻有效的结合在一起。该器件具有良好的阻变开关特性,室温下高低阻态之间大小相差90倍,高阻态遵循隧穿导电机制,低阻态表现为金属导电特性。同时该器件在室温下具有8%的隧穿磁阻效应。基于试验结果和理论分析,我们通过氧空位在氧化锌与氧化钴间的往返运动解释器件阻变原理。(4)我们通过不对称性势垒设计了具有磁场相关整流效应的磁性隧道结。利用不对称性势垒CoO-ZnO制备的磁性隧道结,在交流信号下通过整流效应产生自旋相关的mV量级的直流电压,并从而产生巨大的磁电阻效应,而且磁电阻随着电流变化会产生变号现象。在1.5nA下样品的磁电阻为-95%,,在-1nA电流下磁电阻为21%。同时该自旋相关偏压随ZnO的厚度从3nm到7nm逐渐发生变化,并且发生变号现象。我们首次提出不对称势垒对交流信号的整流效应是磁性隧道结中自旋电动势的一种起源。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
高自旋极化氧化物论文参考文献
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