中文摘要：

本项目计划与国外合作，研究具有最高自旋极化率的二氧化铬纳米结构的隧道磁电阻效应。主要利用高温高压极端条件等手段，研究二氧化铬纳米粒子在高温高压下压制的纳米固体和在强磁场下获得的场致排列结构等两种纳米结构的隧道磁电阻效应。包括，利用高温高压下的压致还原作用改变作为隧道势垒的晶粒间三氧化二铬自然氧化层的厚度，利用高压对界面微结构和电子状态的调制作用，结合多种分析测试手段，研究高温高压对二氧化铬纳米结构的界面状态的影响；进而研究界面状态的变化对材料隧道磁电阻效应的影响，尤其是其温度关联机制的影响。通过上述研究，期望获得对电子自旋相关输运性质的更深刻的理解。

结论摘要：

二氧化铬作为最简单的铁磁性半金属氧化物，由于其具有较高的自旋极化率和居里温度而成为自旋电子学器件的潜在候选材料。本项目力图通过高温高压极端条件和场致排列等手段调制二氧化铬纳米结构的界面状态，探索晶界变化对其晶粒间隧穿磁电阻效应及其温度倚赖关系的影响。研究结果表明，冷高压使得二氧化铬纳米粒子发生取向排列，颗粒间更紧密，降低了隧穿势垒，对二氧化铬纳米固体的输运和磁电阻性质有明显的调制作用。在高温高压共同作用下，高压产生的密封作用不仅可以阻止二氧化铬失氧变成三氧化二铬，使其直至600摄氏度仍能保持结构的稳定，而且能够使二氧化铬纳米粒子表面天然存在的反铁磁绝缘的三氧化二铬层部分地转变为铁磁家属态的二氧化铬，导致高温高压下的二氧化铬纳米固体的饱和磁化强度显著升高，同时在输运性质上表现出金属－绝缘体转变。通过对二氧化铬纳米固体界面上作为隧穿势垒层的三氧化二铬的调制，高温高压可以显著地影响其磁输运性质，并在3.5GPa,400摄氏度下得到最高的磁电阻效应。另一方面，在项目的支持下组建了场致排列装置，实现了二氧化铬纳米粒子在非磁绝缘玻璃和高分子聚合物中的场致排列，观察到了明显的磁各向异性的输运性质。