【正文】 2。當(dāng)能級(jí)的填充度接近于1 或某一個(gè)公度值時(shí)，局域獨(dú)立的 JahnTeller 畸變會(huì)互相耦合，這樣會(huì)降低晶格形變而形成新的超晶格結(jié)構(gòu)。圖中縮寫的含義如下：CI(spincanted insulator)自旋傾斜絕緣體, FI（ferromagnetic insulator）鐵磁絕緣體，PI（paramagnetic insulator）順磁絕緣體, PM (param agnetic)順磁，AFM（antiferromagnetic）反鐵磁, FM（ferromagnetic）鐵磁，CE－CE型反鐵磁，CAF（canted antiferromagnetic）, CO (charge ordering) 電荷有序，Atype AFM, A型反鐵磁。另外在反鐵磁區(qū)域，當(dāng)/比為公度比如1:1:2時(shí)，、將在空間呈有序排列，體系進(jìn)入電荷有序態(tài)(Charge ordering state) 。 圖3幾種典型的及材料的相圖（1）圖3幾種典型的及材料的相圖（2）對型錳氧化物，其一般的規(guī)律是時(shí)為易軸為c 軸的AFM，隨x的增大依次出現(xiàn)易軸為c 軸的FM，易軸為ab 面FM，傾斜AFM，電荷有序及復(fù)雜的AFM結(jié)構(gòu)（如圖5 所示）。這些特點(diǎn)在分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)是必須加以考慮的。當(dāng)存在外加磁場時(shí)，電子會(huì)趨于平行排列，根據(jù)雙交換理論，電子的游離性會(huì)增強(qiáng)，電阻率下降，這就是CMR效應(yīng)的簡單理解。依據(jù)相分離發(fā)生的驅(qū)動(dòng)力的不同，可以將相分離劃分為化學(xué)相分離和電子相分離。相分離最明顯的特征就是空間不均勻性，圖 8為Fath 等用掃描的隧道譜對單晶薄膜中相分離進(jìn)行的研究，其空間分辨率達(dá)到10nm。并且在遠(yuǎn)低于溫區(qū)仍然存在絕緣的微小區(qū)域。3. 錳氧化物的CMR效應(yīng) CMR效應(yīng)CMR效應(yīng)存在于鈣欽礦結(jié)構(gòu)的摻雜錳氧化物中。這種極大的磁電阻效應(yīng)實(shí)際上暗示了錳氧化物材料中自旋一電荷間存在著強(qiáng)烈的關(guān)聯(lián)性。 CMR效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)制 錳氧化物CMR效應(yīng)的可能機(jī)理就微觀角度而言, 錳氧化物中氧八面體立方對稱晶場將導(dǎo)致Mn 3d能級(jí)劈裂成二重簡并的態(tài)和三重簡并的態(tài), 在中, 中的4個(gè)3d電子將根據(jù)洪特規(guī)則形成組態(tài), 其中, 為局域電子, 形成局域自旋為3/2, 通過中間氧位的超交換作用之間形成反鐵磁交換作用。隨后P. W. , 并給出躍遷幾率與成正比, 其中為相鄰錳離子局域自旋的夾角。雙交換作用使電子變成巡游性, 而極化子的形成降低了電子的動(dòng)能, 從而使巡游的電子趨于局域化, 電子的局域與退局域的競爭目前看來是決定錳氧化物輸運(yùn)性質(zhì)的關(guān)鍵因素。圖11 雙交換模型示意圖 錳氧化物CMR效應(yīng)可能機(jī)理的新證據(jù)從上述分析可知, 在中, 的存在對導(dǎo)電起到關(guān)鍵作用。 ( x= 0. 0, 0. 02, 0. 05, 0. 10) 系列多晶樣品采用固相反應(yīng)法制備, 所有樣品經(jīng)射線粉末衍射檢驗(yàn)均為很好的單相正交鈣鈦礦結(jié)構(gòu), 說明是按預(yù)計(jì)進(jìn)入位。值得強(qiáng)調(diào)指出的是Ga摻雜使CMR顯著提高, 從未摻雜樣品的38%提高到摻雜濃度x = 0. 10時(shí)的135%。1950年鈣欽礦錳氧化物就已被Jonker和確nsanten等人在晶體與中發(fā)現(xiàn)了存在鐵磁性。1988年，Baibich等，發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻效應(yīng)。1994年，Jin等在薄膜是試驗(yàn)中數(shù)值達(dá)到量級(jí)的龐磁電阻效應(yīng)，引起了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。根據(jù)產(chǎn)生機(jī)理的不同，可將磁電阻效應(yīng)分為正常磁電阻效應(yīng)(Ordinary Magnetoresistance OMR)、各向異性磁電阻效應(yīng)(Anisotropie Magnetoresistance AMR)、巨磁電阻效應(yīng)(Giant Magnetoresistanee GMR)、隧道磁阻效應(yīng)(Tunnel Magnetoresistance TMR)、龐磁阻效應(yīng)(Colossal Magnetoresistance CMR)。而圖13給出了d軌道電子的五個(gè)軌道示意圖。而錳氧化物當(dāng)摻雜引入的離子達(dá)到特定的濃度時(shí),低溫下的和離子可能在實(shí)空間有序分布從而形成電荷有序相。 高溫輸運(yùn)性質(zhì)—極化子輸運(yùn)固體中的晶格振動(dòng)會(huì)影響電子的行為。另一方面,電子本身的庫侖勢也可以激發(fā)出縱光學(xué)支聲子模式的振動(dòng)。這種晶格畸變形成的極化是局域的,包圍在電子周圍。因此,當(dāng)電聲子耦合增強(qiáng),極化子尺寸減小,電子有效質(zhì)量將隨著耦合強(qiáng)度的增大而增大。錳氧化物高溫電阻率同小極化子絕熱躍遷輸運(yùn)行為符合得很好。目前對于低溫金屬態(tài)的輸運(yùn)機(jī)制和載流子類型仍沒有統(tǒng)一的看法,解釋低溫下輸運(yùn)性質(zhì)的理論主要有小極化子隧穿效應(yīng)、大極化子輸運(yùn)或自由載流子磁散射等。而在中間溫區(qū)兩種響應(yīng)同時(shí)存在表明以下有兩種載流子同時(shí)存在。當(dāng)兩鐵磁層的磁化方向平行時(shí)，一鐵磁層中的多數(shù)自旋子帶的電子將進(jìn)入另一鐵磁層的多數(shù)子帶的空態(tài)，同時(shí)少數(shù)子帶的電子也從一個(gè)鐵磁層進(jìn)入另一個(gè)鐵磁層少數(shù)子帶的空態(tài)，此時(shí)，遂穿幾率大。摻雜稀土錳氧化物磁隧道結(jié)基本結(jié)構(gòu)與此相同,也是用一較薄的絕緣層將兩層半金屬性錳氧化物分開。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體電子器件中,很容易通過設(shè)計(jì)特定的界面電子能帶結(jié)構(gòu)來有效控制pn結(jié)中的載流子濃度。結(jié)構(gòu)也實(shí)現(xiàn)了很好的整流效應(yīng),這一結(jié)構(gòu)與前一結(jié)構(gòu)相比省去了絕緣層,也就沒有了絕緣層對性質(zhì)的影響。而鈣鈦礦錳氧化物作為潛在的自旋電子學(xué)應(yīng)用材料而言,也還有一系列問題等待探索。(2) 錳氧化物僅在較低的溫度下才能保持較高的自旋極化率,隨著溫度的上升自旋極化率迅速下降,必須提高高溫甚至是室溫下系統(tǒng)的自旋極化率。由于錳氧化物物理性質(zhì)對結(jié)構(gòu)的高度敏感性,穩(wěn)定可控的薄膜制備工藝是深入研究錳氧化物各種性質(zhì)以及自旋隧道結(jié)中自旋輸運(yùn)的前提,與硅技術(shù)的兼容性是自旋電子學(xué)錳氧化物器件應(yīng)用的基本工藝問題。參考文獻(xiàn)[1] 彭振生，郭煥銀，毛強(qiáng)等:Mn位對w摻雜的電荷有序相的破壞及磁性質(zhì)影響，低溫物理學(xué)報(bào)，2006，28(2)[2] 秦雷，劉寧，錳氧化物電荷有序的研究進(jìn)展，宿州學(xué)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，23(2)[3] ，2005，20[4] RVon Helmolt, J Wecker, BHolzapfeil, LSchultz, . Rev. Lett. , 1993, 71: 2331[5] WEPickett, DJ Singh. Phys. Rev, 1996, B53: 1146[6] Jonker GH, VanSanten JH. Phyica,