Jump to content

Колоссальное магнитосопротивление

Колоссальное магнитосопротивление ( КМС ) — свойство некоторых материалов, в основном марганца на основе перовскита оксидов , которое позволяет им резко изменять свое электрическое сопротивление в присутствии магнитного поля . Магнитосопротивление обычных материалов позволяет изменять сопротивление до 5%, но материалы с КМС могут демонстрировать изменения сопротивления на порядки. [1] [2]

Эта технология может найти применение в дисковых головках чтения и записи , что позволит увеличить на жестком диске плотность данных . Однако пока это не привело к практическому применению, поскольку требует низких температур и громоздкого оборудования. [3] [4]

Первоначально обнаруженный в перовскитовых манганитах смешанной валентности в 1950-х годах Г. Х. Йонкером и Дж. Х. ван Сантеном, [5] [6] Первое теоретическое описание механизма двойного обмена было дано довольно рано. В этой модели спиновая ориентация соседних моментов Mn связана с кинетическим обменом e g -электронами. Следовательно, выравнивание спинов Mn внешним магнитным полем приводит к более высокой проводимости. Соответствующую экспериментальную работу провел Фольгер. [7] Воллан и Келер, [8] и позже Jirak et al. [9] и Поллерт и др. [10]

Однако модель двойного обмена не могла адекватно объяснить высокое сопротивление изолирующего типа выше температуры перехода. [11] В 1990-х годах работа Р. фон Гельмольта с соавт. [12] и Джин и др. [13] инициировал большое количество дальнейших исследований. Хотя до сих пор нет полного понимания этого явления, существует множество теоретических и экспериментальных работ, обеспечивающих более глубокое понимание соответствующих эффектов.

Одной из известных моделей является так называемая полуметаллическая ферромагнитная модель , которая основана на расчетах спин-поляризованной (SP) зонной структуры с использованием приближения локальной спиновой плотности (LSDA) теории функционала плотности (DFT) , где проводятся отдельные расчеты. для электронов со спином вверх и вниз. Полуметаллическое состояние одновременно существует с существованием основной металлической спиновой зоны и неметаллической меньшинственной спиновой зоны в ферромагнитной фазе.

Эта модель не совпадает с моделью Стоунера странствующего ферромагнетизма. В модели Стонера высокая плотность состояний на уровне Ферми делает немагнитное состояние неустойчивым. В SP-расчетах ковалентных ферромагнетиков с использованием функционалов DFT-LSDA обменно-корреляционный интеграл заменяет параметр Стонера. Плотность состояний на уровне Ферми особой роли не играет. [14] Существенным преимуществом полуметаллической модели является то, что она не полагается на наличие смешанной валентности, как механизм двойного обмена, и, следовательно, может объяснить наблюдение КМС в стехиометрических фазах, таких как пирохлор Tl.
2
2Mn
2

7
. Микроструктурные эффекты в поликристаллических образцах также были исследованы, и было обнаружено, что в магнитосопротивлении часто преобладает туннелирование спин-поляризованных электронов между зернами, в результате чего магнитосопротивление имеет внутреннюю зависимость от размера зерна. [15] [16]

Полностью количественное понимание эффекта CMR остается неясным и по-прежнему является предметом многих текущих исследований. Ранние обещания о разработке новых технологий на основе CMR еще не осуществились.

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Рамирес, AP (1997). «Колоссальное магнитосопротивление». Физический журнал: конденсированное вещество . 9 (39): 8171–8199. Бибкод : 1997JPCM....9.8171R . дои : 10.1088/0953-8984/9/39/005 . S2CID   19951846 .
  2. ^ Родригес-Мартинес, Л.; Аттфилд, JP (1996). «Катионный беспорядок и размерные эффекты в магниторезистивных перовскитах оксида марганца». Физический обзор B . 54 (22): Р15622–Р15625. Бибкод : 1996PhRvB..5415622R . дои : 10.1103/PhysRevB.54.R15622 . ПМИД   9985717 .
  3. ^ «Химики исследуют новые материалы с помощью компьютерных жестких дисков нового поколения» . Новости Абердинского университета . 27 января 2014 г.
  4. ^ Даготто, Эльбио (14 марта 2013 г.). «Краткое введение в гигантское магнитосопротивление (ГМР)». Наномасштабное фазовое разделение и колоссальное магнитосопротивление: физика манганитов и родственных соединений . Серия Спрингера по наукам о твердом теле. Том. 136. Springer Science & Business Media. стр. 395–396. дои : 10.1007/978-3-662-05244-0_21 . ISBN  9783662052440 .
  5. ^ Джонкер, Г.Х.; Ван Сантен, Дж. Х. (1950). «Ферромагнитные соединения марганца со структурой перовскита». Физика . 16 (3): 337. Бибкод : 1950Phy....16..337J . дои : 10.1016/0031-8914(50)90033-4 .
  6. ^ Ван Сантен, Дж. Х.; Джонкер, GH (1950). «Электропроводность ферромагнитных соединений марганца со структурой перовскита». Физика . 16 (7): 599–600. Бибкод : 1950Phy....16..599В . дои : 10.1016/0031-8914(50)90104-2 .
  7. ^ Волгер, Дж. (1954). «Дальнейшие экспериментальные исследования некоторых ферромагнитных оксидных соединений марганца со структурой перовскита». Физика . 20 (1): 49–66. Бибкод : 1954Phy....20...49В . дои : 10.1016/S0031-8914(54)80015-2 .
  8. ^ Воллан, Э.О.; Келер, WC (1955). «Нейтронографическое исследование магнитных свойств ряда соединений перовскитного типа [(1-x)La, x Ca ]MnO_{3}». Физический обзор . 100 (2): 545. Бибкод : 1955PhRv..100..545W . дои : 10.1103/PhysRev.100.545 .
  9. ^ Жирак, З.; Крупичка, С.; Шимша, З.; Лонг, М.; Вратислав С. (1985). «Нейтронографическое исследование перовскитов Pr1 − xCaxMnO3». Журнал магнетизма и магнитных материалов . 53 (1–2): 153. Бибкод : 1985JMMM...53..153J . дои : 10.1016/0304-8853(85)90144-1 .
  10. ^ Поллерт, Э.; Крупичка, С.; Кузьмичова, Э. (1982). «Структурное исследование перовскитов Pr1−xCaxMnO3 и Y1−xCaxMnO3». Журнал физики и химии твердого тела . 43 (12): 1137. Бибкод : 1982JPCS...43.1137P . дои : 10.1016/0022-3697(82)90142-1 .
  11. ^ Лалена, Дж. Н.; Клири, Д.А. (2010). Принципы дизайна неорганических материалов (2-е изд.). Уайли. п. 361. ИСБН  9780470567531 .
  12. ^ фон Гельмольт, Р.; Векер, Дж.; Хольцапфель, Б.; Шульц, Л.; Самвер, К. (1993). «Гигантское отрицательное магнитосопротивление в перовскитоподобных ферромагнитных пленках La2/3Ba1/3Mn Ox ». Письма о физических отзывах . 71 (14): 2331–2333. Бибкод : 1993PhRvL..71.2331V . doi : 10.1103/PhysRevLett.71.2331 . ПМИД   10054646 .
  13. ^ Джин, С.; Тифель, TH; МакКормак, М.; Фастнахт, РА; Рамеш, Р.; Чен, Л.Х. (1994). «Тысячекратное изменение удельного сопротивления магниторезистивных пленок La-Ca-Mn-O». Наука . 264 (5157): 413–5. Бибкод : 1994Sci...264..413J . дои : 10.1126/science.264.5157.413 . ПМИД   17836905 . S2CID   39802144 .
  14. ^ Целлер, Р. (419–445). Гротендорст, Дж.; Блюгель, С.; Маркс, Д. (ред.). Вычислительная нанонаука: сделай сам . Серия НИК. Том. 31. Юлих: Институт вычислительной техники Джона фон Неймана. п. 2006. ISBN  3-00-017350-1 .
  15. ^ Лалена и Клири 2010 , стр. 361–2.
  16. ^ Обзор см.: Даготто, Э. (2003). Наномасштабное фазовое разделение и колоссальное магнитосопротивление . Серия Спрингера по наукам о твердом теле. Спрингер. ISBN  978-3-662-05244-0 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 60a2a150eca9fc024d89fb3f9e66dbac__1707373920
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/60/ac/60a2a150eca9fc024d89fb3f9e66dbac.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Colossal magnetoresistance - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)