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南京大学在双钙钛矿氧化物薄膜中实现了巨正磁电阻效应

发布:opticsOJ    |    2017-12-07 19:33    阅读:79
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关联电子材料中的磁电阻效应具有重要的物理意义,在自旋电子学、自旋存储和磁传感等领域有着巨大的潜在应用价值。磁电阻效应是指材料的电阻对外磁场的响应,根据响应的不同,可以分为正磁电阻和负磁电阻效应。一般情况下,非磁性半导体或掺杂的磁性半导体材料、非磁性合金半金属(semi-metal)等材料可能表现出正磁阻效应(甚至巨正磁电阻效应),而钙钛矿氧化物铁磁材料由于外加磁场可以导致磁有序,一般表现出负磁电阻效应。虽然通过微结构设计,可能在钙钛矿氧化物中获得正磁电阻效应,但是至今没有在其中发现巨正磁电阻效应。

南京微结构科学与技术协同创新中心、南京大学固体微结构物理国家重点实验室和现代工程与应用科学学院材料科学与工程系的张善涛教授和周健副教授通过合作,在双钙钛矿亚铁磁性氧化物Sr2CrWO6半金属(half-metal)薄膜中,实现了巨正磁电阻效应。该工作通过脉冲激光沉积法,制备了一系列高质量的Sr2CrWO6薄膜。这些薄膜在低温下表现出厚度依赖的巨正磁电阻效应,厚度越薄,正磁电阻效应越大。其中12纳米厚的薄膜,在2 K和7 Tesla的条件下,正磁电阻达到17200% (图1)。本工作提出了两种可能的物理机制:其一是外加磁场破坏Sr2CrWO6半金属薄膜中的亚铁磁长程有序,导致畴界的增加,而增加的畴界会导致电阻的增大;其二是高质量Sr2CrWO6半金属薄膜中的高载流子迁移率可能对巨正磁电阻有贡献。

本工作以Giant positive magnetoresistance in half-metallic double perovskite Sr2CrWO6 thin films 为题,发表于Science Advances 3, e1701473 (2017)。论文的第一作者是现代工程与应用科学学院的博士生张骥,通讯作者是张善涛教授和周健副教授。该工作得到了科技部973计划、国家自然科学基金和南京大学“登峰计划B”的资助,部分实验测试工作得到了中国科学技术大学国家同步辐射实验室和中国科学院强磁场科学中心的支持。



图1:Sr2CrWO6薄膜的巨正磁电阻效应

来源:南京大学

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