稀土锰氧化物低场磁电阻效应.pdfVIP

维普资讯 专题综述 fmn ‘Vo1 ． 25 No．4 稀土锰氧化物低场磁 电阻效应* 袁国亮① 王克锋① 刘俊明② ① 博士研究生 ，南京大学固体微结构实验室 ，南京 210093 ② 教授，博士生导师 ，南京大学物理系，固体微结构物理实验室 ，南京 210093 *国家 自然科学基金项 目和国家 “973”项 目资助 关键词 锰氧化物 自旋无序 铁磁性 低场磁 电阻 掺杂稀土锰氧化物是典型磁性半导体钙钛矿氧化物 。其庞磁 电阻 (CMR)效应代表 了过去 1O年凝聚态物理探索 的电子强关联主要体 系之一 。同时在 自旋 电子学中有着潜在的应用前量 ．要实现 自旋 电子学应用 ，必须大●度提高稀 土锰氧化物低场磁 电阻效应 (LFMR)并深刻理解与此相关的物理问题 ．本文将阐述 LFMR产生的基本原理和研究现 状 。讨论低场磁电阻效应 的理论模型和增强低场磁 电阻效应的方法 ． 场强度 ，正磁 电阻时MR为负，而负磁 电阻时 MR为正 ． 这一效应 自然可 以用来探测磁场或者利用磁场来实现 低场磁 电阻效应 体系 电子输运行为的控制，其现实意义不言 自明．我们 顾名思义 ，磁 电阻效应 (magnetoresistance，MR)是指 知道，金属及其合金 中普遍存在正的磁 电阻，但 MR很 体系的电阻(率)因外加磁场而 出现变化 ．一般定义 MR 小；铁磁性金属 Fe、Co、Ni及其合金 MR=一(1 3)％．2O = [1D(O)一lD(日)]，lD(O)，lD为样品的电阻率 ，日为外加磁 世纪8O年代后期，巴西的B~ibich等在[Fe／Cr]多层膜发 · 196 · 维普资讯 自然杂 志 25卷4期 专曩综述 现 了高达 10％的负磁 电阻，被称 为巨磁 电阻 (giantmag． aron$)[91，外加 Jalm—TeHer电声子互作用[10]．可 以从一 netoresistance，GMR)效应 ，它的物理起源是与电子 自旋相 个更基础的层面概括这一 问题 ：电子强关联体系中存在 关 的界面散射… ．GMR效应的发现是重启磁电阻效应研 电荷序、自旋序和轨道序及其交互作用．这些序的构造 究的发动机 ，其影响力可 由过去五年计算机硬盘全部替 和互作用有时是如此 的复杂 ，对外场是如此 的敏感 ．而 换为 GMR硬盘这一事实可见一斑 ．1994年 Jin等在钙钛 对低场磁电阻的理解看来要简单多了，这项工作既有重 矿稀土锰 氧化物 陶瓷 (简称锰氧化 物) 一 CaMIl 大应用前景又涉及到重要 的基本物理 问题 ，让我们从简 (LCMO，0 0．5)中发现 了庞磁 电阻 (colossalmagne． 单的做起． toresistance，cMR)效应 ，在 Ⅳ为5T、温度为 77K时 MR 达 90％L2J．注意到英文 中没有 比colossal还要 “大”的形 二、物理机制—— 自旋极化隧穿和散 容词了!发现 CMR与 1986年发现高温超导现象一样轰 动国际，自此开始 ，有关 CMR的基础和应用研究成果斐 射 (SPTandSPS) 然 ，有大量 (colossalnumber)论文在 Nature和 Science及 CMR锰氧化物可 以表示为 Rel一A MnO3(Re为稀 PhysicalReviewLetters上发表 ．有关这一现象的高水平综 土元素 La、Pr或 Nd等 ，A为二价碱土离子 ca、sr或 Ba)． 述文章参见 [3—6]．CMR与高温超导一样属于凝