南京大學：在雙鈣鈦礦氧化物薄膜中實現了巨正磁電阻效應

【成果簡介】

南京微結構科學與技術協同創新中心、南京大學固體微結構物理國家重點實驗室和現代工程與應用科學學院材料科學與工程系的張善濤教授和周健副教授通過合作，在雙鈣鈦礦亞鐵磁性氧化物Sr₂CrWO₆半金屬（half-metal）薄膜中，實現了巨正磁電阻效應。該工作通過脈沖激光沉積法，制備了一系列高質量的Sr₂CrWO₆薄膜。這些薄膜在低溫下表現出厚度依賴的巨正磁電阻效應，厚度越薄，正磁電阻效應越大。其中12納米厚的薄膜，在2 K和7 Tesla的條件下，正磁電阻達到17200%。本工作提出了兩種可能的物理機制：其一是外加磁場破壞Sr₂CrWO₆半金屬薄膜中的亞鐵磁長程有序，導致疇界的增加，而增加的疇界會導致電阻的增大；其二是高質量Sr₂CrWO₆半金屬薄膜中的高載流子遷移率可能對巨正磁電阻有貢獻。本工作以“Giant positive magnetoresistance in half-metallic double perovskite Sr₂CrWO₆?thin films”為題，發表于Science Advances上。論文的第一作者是現代工程與應用科學學院的博士生張驥，通訊作者是張善濤教授和周健副教授。 ?　　 ?　

【圖文導讀】

圖1 Sr₂CrWO₆薄膜的巨正磁電阻效應?

圖2 SCWO薄膜的AFM和TEM形貌

（A）S-1（12?nm厚）。（B）S-2（24?nm厚）。（C）S-3（48?nm厚）。表面粗糙度隨著膜厚的增加而增加，分別為348.4?pm，502.7?pm和1.42?nm。（D）S-3膜的橫截面TEM形態。（E和F）均質薄膜，尖銳的基底膜界面和高分辨率透射電子顯微鏡表明薄膜質量高。

【研究內容】

關聯電子材料中的磁電阻效應具有重要的物理意義，在自旋電子學、自旋存儲和磁傳感等領域有著巨大的潛在應用價值。磁電阻效應是指材料的電阻對外磁場的響應，根據響應的不同，可以分為正磁電阻和負磁電阻效應。一般情況下，非磁性半導體或摻雜的磁性半導體材料、非磁性合金半金屬（semi-metal）等材料可能表現出正磁阻效應（甚至巨正磁電阻效應），而鈣鈦礦氧化物鐵磁材料由于外加磁場可以導致磁有序，一般表現出負磁電阻效應。雖然通過微結構設計，可能在鈣鈦礦氧化物中獲得正磁電阻效應，但是至今沒有在其中發現巨正磁電阻效應。該工作得到了科技部973計劃、國家自然科學基金和南京大學“登峰計劃B”的資助，部分實驗測試工作得到了中國科學技術大學國家同步輻射實驗室和中國科學院強磁場科學中心的支持。

原文鏈接：http://news.nju.edu.cn/show_article_12_47965

文獻鏈接：Giant positive magnetoresistance in half-metallic double perovskite Sr2CrWO6 thin films (Science Advances, 2017, DOI：10.1126/sciadv.1701473)

本文由材料人編輯部石小梅編輯，點我加入材料人編輯部。

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