金屬—絕緣體顆粒薄膜的輸運特性研究.pdf

1、金屬—絕緣體顆粒薄膜系統(tǒng)中存在的隧穿型磁電阻效應(yīng)、巨霍耳效應(yīng)、高矯頑力效應(yīng)等新特性,使其在磁性傳感器件、高密度記錄介質(zhì)、讀出磁頭以及磁性隨機存取存儲器等技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景.研究金屬顆粒系統(tǒng)中納米結(jié)構(gòu)引起的新現(xiàn)象,解明巨霍耳效應(yīng)的機理,探索巨霍耳效應(yīng)在技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的可能性,以及制備室溫條件下具有較大磁電阻效應(yīng)的顆粒薄膜是目前凝聚態(tài)物理和材料科學研究領(lǐng)域的熱點問題.該論文采用磁控濺射法制備了Cu-SiO<,2>、Zn-SiO<,2>

2、、NiFe-SiO<,2>、Fe-Ge、Fe<,3>O<,4>-SiO<,2>等不同體系的金屬—絕緣體顆粒薄膜,對它們的微觀結(jié)構(gòu)、化學成份、電阻率、磁電阻、霍耳電阻、磁性能等進行了系統(tǒng)研究.首次在Cu-SiO<,2>非磁性金屬—絕緣體顆粒薄膜體系中發(fā)現(xiàn)了巨霍耳效應(yīng),提出了非磁性金屬顆粒系統(tǒng)巨霍耳效應(yīng)的局域量子干涉理論模型,并定量地解釋了Cu-SiO<,2>系統(tǒng)的巨霍耳效應(yīng).通過對Cu-SiO<,2>退火樣品以及Zn-SiO<,2>顆粒薄

3、膜霍耳效應(yīng)的研究,又從實驗上進一步驗證了該理論模型之正確性.通過對NiFe-SiO<,2>中正常和反?；舳?yīng)的對比研究,首次發(fā)現(xiàn)顆粒膜系統(tǒng)的特殊逾滲結(jié)構(gòu)對巨霍耳效應(yīng)的形成所起到的關(guān)鍵作用,為解明磁性金屬顆粒膜系統(tǒng)中的巨霍耳效應(yīng)提供了新的思路.首次在Fe-Ge顆粒薄膜中發(fā)現(xiàn)了霍耳電阻的巨大增強效應(yīng),其霍耳靈敏度比目前應(yīng)用的硅半導體霍耳傳感器件高出一倍以上.樣品的基本技術(shù)參數(shù)滿足霍耳傳感器的要求,為巨霍耳效應(yīng)在技術(shù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供了基礎(chǔ)

4、實驗數(shù)據(jù).在室溫條件下制備了Fe<,3>O<,4>半金屬顆粒薄膜,在目前已報道的多晶Fe<,3>O<,4>薄膜材料中具有較大的室溫磁電阻值.首次發(fā)現(xiàn)并證明了多晶Fe<,3>O<,4>薄膜中存在反鐵磁耦合現(xiàn)象.研究了SiO<,2>對Fe<,3>O<,4>薄膜輸運性能的影響.在滿足TMR器件制備要求的前提下(溫度低于573K、厚度小于50nm),Fe<,3>O<,4>薄膜的磁電阻仍保持在-5.4％以上,闡明了Fe<,3>O<,4>顆粒薄膜在