以高自旋极化颗粒复合体系为研究对象,集中研究高自旋极化(半金属)氧化物材料的外禀磁输运性质与微结构和自旋极化的关系。研究颗粒边界的结构,磁性,杂质,和空间分布,以及自旋极化电子的输运机制对磁电阻效应的作用和贡献。建立合适的网络摸型,研究自旋极化电子的输运通道的分布,自组织行为和相分离,逾渗效应对磁输运的作用和贡献。从外控的方面探究高自旋极化半金属氧化物材料在低外磁场和室温下增强磁电阻效应的途经和自旋注入的可能性。高自旋极化颗粒复合体系是一个复杂性很强的系统,其外秉磁输运性质的研究,不仅可以通过人为的设计深入探索微观的机理,也有利于探索技术的应用。因此,这项研究既有重要的学术意义,对自旋电子学器件的开发也有重要的应用价值。
本项目,以高自旋氧化物颗粒复合体系为研究平台,通过理论分析和数值模拟,对高自旋氧化物材料的电磁输运性质进行深入系统的研究,探索磁电阻增强的有效途径,以符合自旋电子学应用的需要。项目以研究高自旋颗粒复合体系电磁输运的网络效应与调控为中心,在无规电阻网络模型的基础上,论证了研究电磁输运问题网络效应的必要性和重要性;发展了关联电阻网络模型,各向异性网络模型及复杂电阻网络模型;探讨了强无序网络和复杂网络中场驱动逾渗的磁电阻增强效应;发展了磁场相关的临界路径分析方法。重点研究了网络构形,分布,无序,关联及输运机制等因素对电磁输运的调制作用,深入分析了电输运通道的连接性(强弱)和关联性,电流局域化,逾渗转变,颗粒的尺寸和取向,远程连接和输运,以及网络的复杂度等对高自旋氧化物材料电磁输运的影响及增强的途径。结合理论研究,我们还开展了磁性氧化物CrO2材料磁热(磁熵)效应及3d/4d过渡金属氧化物的磁输运和磁性相变的研究。我们成功地将网络分析的方法应用到导电聚合物金属/绝缘体转变过程的频率响应。同时,开展了多铁性隧道结的隧穿磁电阻和自旋过滤效应, 以及光磁电效应的研究工作。