ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гигантское магнетосопротивление из "Физико-химия нанокластеров наноструктур и наноматериалов" Эффект гигантского магнетосопротивления (ГМС) состоит в значительном уменьшении сопротивления наноматериала при действии магнитного поля (до 1000%), в то время как магнетосопротивление массивных образцов изменяется незначительно (например, сопротивление пермаллоя 80 % N —20 % Ре возрастает в магнитном поле на 3 %). Эффекты ГМС наблюдались при изучении магнитных свойств различных металлических и оксидных наносистем, причем механизмы возникновения ГМС у нанокристаллических металлов и оксидов металлов различны. [c.545] Нанокластерные металлические материалы ГМС получаются путем растворения нанокластеров одного металла, например Ре или Со, в матрице другого металла, обладающего хорошей электропроводностью, например Си и А , причем эти две компоненты должны плохо растворяться друг в друге. В наносистеме, состоящей из проводящей металлической матрицы и магнитных кластеров, происходит рассеяние электронов проводимости металлической матрицы на магнитных моментах кластеров. Такие кластеры достаточно малы и могут обладать суперпарамагнитным поведением. Однако для электронов проводимости со скоростью Ферми магнитные моменты кластеров заблокированы, поскольку время измерения намагниченности ( 100 с) намного больше времени электронного прохождения через образец ( 10 с). Даже для температур, для которых нет остаточной намагниченности или остаточного магнитного момента, эффекты ГМС наблюдаются. Отмечено, что электронная структура металлической матрицы существенно не влияет на магнитные свойства магнитных кластеров [17]. [c.545] Если электроны в металлах рассеиваются магнитными кластерами, прежде чем меняют направление спина, то относительная ориентация магнитных моментов кластеров влияет на скорость рассеяния и на электропроводимость. При наложении магнитного поля на образец направление магнитных моментов кластеров изменяется, что приводит к их взаимодействию с электронами проводимости, т. е. к изменению электропроводности (рис. 16.16). [c.545] Изменение электросопротивления показано в относительных единицах [р Н) -р 0)]/р 0) (%), причем уменьщение сопротивления в точности отслеживает ход изменения намагниченности. [c.545] Максимальный эффект ГМС наблюдался при концентрации Со около 20%, что связывается с оптимальным размером кластеров кобальта в матрице серебра. Эффект ГМС возрастает с понижением температуры. [c.547] На рис. 16.18 представлена зависимость [р Н)-р Ч)]/р Щ (%) от относительного изменения M/Ms при Т = 5 К [17]. [c.547] Уменьшение ГМС — Ар — коррелирует с увеличением размера кластера как Др l/d. [c.548] Этот факт показывает, что ГМС определяется отношением поверхности магнитных кластеров и плошади межфазных границ к их объему и свидетельствует о том, что спин-зависимое рассеяние электронов происходит именно на межфазных границах между кластерами и матрицей. [c.548] Пленки были получены с помощью лазерного эпитаксиального нанесения La—Са—Мп—О с толщинами lOO-i-200 нм на подложку, нагревания в атмосфере кислорода. Измерения магнетосопротивления были проведены для пленок 100 нм толщиной в магнитном поле до 6 Тл в основном параллельно направлению электрического тока (практика показала, что ГМС не зависел от направления магнитного поля). [c.548] На рис. 16.19 представлены результаты исследований изменения магнетосопротивления р, относительного изменения электросопротивления AR/Rh = Rh Rq)/Rh, где Ей — сопротивление пленки при наличии магнитного поля, Rq — сопротивление пленки при отсутствии магнитного поля, и изменения намагниченности образца в поле 6 Тл. [c.548] Величина ГМС чувствительна к температуре отжига и концентрации кислорода. [c.549] измерения ГМС пленки, приготовленной при 640° С, дали размытый пик с максимумом Ар/р = 500 % при Т = 100 К, для пленки, отожженной при 700° С в атмосфере кислорода в течение получаса (образец, представленный на рис. 16.19), наблюдался пик Ар/р = 1400% при Т 200 К, а дальнейшее повышение температуры отжига до 900° С приводит к смещению максимума Ар/р в область Т = 280 К. [c.549] Данные по неупругому рассеянию нейтронов свидетельствуют о том, что при низких температурах в спектрах неупругого рассеяния нейтронов появляется неупругая компонента, которая начинает доминировать при подходе к точке перехода керамики из ферромагнитного (металлического) в парамагнитное (полупроводниковое) состояние Тс = 250 К) [20]. [c.550] Этот результат позволяет предположить, что ГМС в области перехода керамики из полупроводникового в металлическое состояние возникает за счет появления флуктуирующих областей нанометрового размера, обладающих ферромагнитным упорядочением. Размер этих областей увеличивается с понижением температуры. Увеличение размера области перехода керамики из полупроводникового в металлическое состояние сопровождается возрастанием времени суперпарамагнитной релаксации и конечным переходом в магнитоупорядоченное, ферромагнитное состояние. Температурный интервал, в котором происходит этот магнитный переход, растянут на десятки градусов, но именно в нем за счет изменения времени релаксации магнитного момента, расстояния между флуктуирующими кластерами и их размеров происходит изменение рассеяния электронов проводимости и возникает эффект ГМС. Этот эффект можно прокомментировать тем, что при температурах ниже температуры фазового перехода форромагнитные наноблоки отсутствуют, а при высоких температурах отсутствует металлическая проводимость. [c.550] Вернуться к основной статье