1、蘇州大學(xué)博士學(xué)位論文高極化顆粒復(fù)合體系的物理性質(zhì)研究姓名：孫華申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：凝聚態(tài)物理指導(dǎo)教師：李振亞余建華20030501高極化顆粒復(fù)合體系的物理性質(zhì)研究摘要是當(dāng)顆粒偶極矩因子具有較大的差別時(shí)，體系中同類顆粒聚集成鏈的傾向明顯增加，使“相分離”現(xiàn)象成為可能。我們的工作不僅對(duì)ER流體基態(tài)結(jié)構(gòu)的變化作出了新的理論預(yù)測(cè)，更為進(jìn)一步開展有關(guān)的計(jì)算模擬工作提供了良好的基礎(chǔ)。27半金屬氧化物顆粒體系的磁輸運(yùn)性質(zhì)半金屬氧化物顆粒體系中顯著

2、的外稟磁電阻效應(yīng)使它成為新一代自旋電子器件的候選者之一。然而迄今為止，人們還未對(duì)它的內(nèi)在機(jī)制和諸多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象形成清晰統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。在本文中，我們以兩種典型的半金屬氧化物顆粒體系——多晶和粉末——為對(duì)象，具體的研究?jī)?nèi)容如下(A)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析表明，半金屬氧化物顆粒體系的磁電阻效應(yīng)主要起源于載流子在磁性顆粒間的自旋極化隧穿。該類材料中普遍存在的磁電阻隨溫度的迅速衰減至今仍是一個(gè)令人困惑的問(wèn)題。我們對(duì)比了兩種顆粒體系中的磁阻機(jī)制，指出自旋極化

3、輸運(yùn)過(guò)程中諸多因素的影響，如隧穿電子自旋極化率的衰減、其他輸運(yùn)機(jī)制的存在等等，是引起磁電阻溫度效應(yīng)的主要因素。特別地，我們研究了超細(xì)顆粒體系中磁電阻隨溫度的變化。在這些納米尺寸的顆粒體系中，由于大量超細(xì)顆粒的存在，必須考慮由庫(kù)侖阻塞效應(yīng)導(dǎo)致的cotunneling機(jī)制對(duì)磁電阻的顯著影響。我們建立了一個(gè)由直接隧穿電導(dǎo)和cotunneling電導(dǎo)組成的網(wǎng)絡(luò)模型，采用有效介質(zhì)理論對(duì)該網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行處理，同時(shí)還考慮了小尺寸顆粒的超順磁行為對(duì)磁電阻的影

4、響。我們的模型不僅可以很好地解釋半金屬氧化物超細(xì)顆粒體系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，同時(shí)也能應(yīng)用于普通鐵磁顆粒金屬的情況。(B)在對(duì)半金屬氧化物顆粒體系的磁輸運(yùn)性質(zhì)的早期研究中，顆粒邊界通常被當(dāng)作一個(gè)理想的絕緣層，電子可以直接穿越它發(fā)生隧穿。實(shí)際上，顆粒邊界本身的性質(zhì)，如其中局域態(tài)的數(shù)目、顆粒邊界的磁性等，都會(huì)對(duì)體系中的輸運(yùn)機(jī)制及磁電阻效應(yīng)產(chǎn)生極大的影響。然而，目前關(guān)于半金屬氧化物顆粒體系中的顆粒邊界與磁電阻效應(yīng)之間關(guān)系的各種模型，還不能全面地解釋所有