本项目针对当今前沿研究课题"自旋电子学"的一个重要分支"半金属材料"展开深入细致的研究工作。主要研究内容包括半金属材料(包括薄膜和块体材料)的制备、磁性、输运性质和半金属性质,半金属复合结构设计和性能研究,以及半金属能带结构的第一性原理计算。取得了一些创新性科研成果(1)利用磁控溅射技术,在NaCl、KCl衬底上成功制备闪锌矿(ZB)结构的半金属CrSb薄膜,其临界厚度达5nm,大于目前文献报道的最大厚度(3nm),该薄膜的饱和磁化强度与理论值接近,居里温度高于350 K;(2)在此基础上,通过铁磁/反铁磁多层膜结构设计,获得了很高的室温正磁电阻效应(+65%),不仅证明了ZB-CrSb的成功制备及其优良的半金属性质,也为其在自旋电子学器件中的应用奠定了基础;(3)利用脉冲激光沉积和快速热处理方法相结合,在Si衬底上制备了部分ZB-CrSb相的室温铁磁性薄膜;(4)在CoNbMnSb半Heusler合金系中,发现了电子的局域化特性、较大的磁电阻效应和超晶格特性;(5)利用第一性原理计算,获得了几种较理想的半金属材料,如Cr掺杂的MgTe和V掺杂的ZnSe和ZnS等。
英文主题词Half-metal; spin polarization; magnetoresistance; ferromagnetic properties; spin-related transport