复合纳米颗粒及自旋阀中自旋输运的研究

【摘要】2004年,人们首次成功的制备了铁磁/有机半导体/铁磁的自旋阀器件。并且在11K的温度下,发现了高达40%的磁电阻效应。自旋能够有效的注入并且在有机材料中输运,从而极大的引起了人们的研究兴趣。有机材料主要是由轻元素(C、H、N或O)组成,使其具有相对弱的自旋-轨道耦合作用和超精细相互作用。这使得来自于自旋-轨道耦合作用和超精细相互作用的自旋散射小,从而在有机材料中具有长的自旋弛豫时间。这些独特的优点,有利于自旋在铁磁/有机这种新的复合体系中输运性质的的研究。另外,有机材料还具有以下优点：制备简单、生产成本低,延展性强,选材丰富,易于器件的制备等等。这使得有机自旋电子学具有非常大的应用潜力。虽然,自旋可以有效的注入到有机材料中,但是,关于自旋的注入机制,目前人们不能给出一个合理的定论。在铁磁/有机的界面处,有机材料的极化使得器件的磁电阻值高达300%；在铁磁/有机的界面处,偶极层的出现使得器件的磁电阻的符号发生改变。由此可见,在自旋的注入过程中,铁磁/有机的界面对自旋的注入起着重要作用。我们主要是通过研究在铁磁/有机分子的复合纳米颗粒体系和铁磁/有机半导体/铁磁三层膜体系中自旋输运性质,揭示界面如何影响自旋的注入。这篇论文主要包括以下三部分工作：一.Fe3O4/有机复合纳米颗粒体系中强的低场磁电阻效应我们用溶剂热反应的方法制备了,颗粒直径为450-650nm的乙酸包Fe3O4的复合纳米颗粒。傅里叶变换的红外透射谱表明乙酸单分子以化学键的方式包裹在Fe3O4纳米颗粒表面。在室温和140K,复合纳米颗粒具有高达-10%和-23%的低场磁电阻效应。并且,在磁场不到2kOe时,磁电阻就已经饱和。通过对比发现,经过冷压处理的相同大小的纯的Fe3O4纳米颗粒的电阻比Fe3O4/乙酸复合纳米颗粒的电阻小6个量级,并且低场磁电阻效应小1个量级。我们的实验结果显示,在Fe304/乙酸复合纳米颗粒体系中,强的低场磁电阻效应来自于自旋极化的电子隧穿通过有机分子,而非颗粒间的直接接触。这些实验结果表明,铁磁/有机复合纳米颗粒体系为研究自旋在器件中的输运提供了一种简便易行的方法。二.Fe3O4/有机复合纳米颗粒体系中化学键对自旋注入的影响我们通过对比研究Fe3O4/有机分子化学键相结合纳米颗粒(ChemNPs)和Fe3O4/有机分子物理吸附相结合的纳米颗粒(PhyNPs),来揭示在Fe3O4/有机分子界面处自旋的注入情况。PhyNPs的电阻比ChemNPs的电阻大2个量级,表明PhyNPs电阻的主要贡献来自于Fe3O4-分子界面的势垒电阻。在ChemNPs是体系中,5.8kOe的磁场,室温下,可观测到-12%的磁电阻效应。然而,PhyNPs体系中的磁电阻为0。这表明化学键在自旋的注入过程中起着重要作用。我们将这个结果归因于,由于磁近邻作用导致的分子的磁化。这可能是自旋极化的电子隧穿通过有机分子的起因。另外,在ChemNPs中,根据磁电阻的大小可以估算出Fe3O4具有高的自旋极化率。这表明,在Fe3O4/分子的界面处,存在电子的杂化,并且,提高了Fe3O4纳米颗粒表面氧的比重。三.有机自旋阀中CuPc界面层对自旋注入的抑制作用我们对La0.67Sr0.33Mn03/Alq3/Co有机自旋阀器件中LSM0/Alq3的界面处有无CuPc界面层的出现展开了系统的研究。5nm厚的CuPc界面层的出现,提高了载流子在LSM0/Alq3界面处的注入效率,使得器件的电阻减小。然而,器件的磁电阻在50K时下降到0.5%,比无CuPc界面层的器件的磁电阻小1个量级。这些实验结果清楚的表明,CuPc界面层的出现,降低了界面势垒的高度,同时,减小了自旋注入效率。在自旋由铁磁性金属注入到有机半导体的过程中铁磁/有机的界面起着重要作用。
【作者】岳风娟；
【导师】张凤鸣；吴镝；
【作者基本信息】南京大学，凝聚态物理，2012，博士
【关键词】有机自旋电子学；磁电阻；纳米颗粒；有机自旋阀；自旋注入；界面；

【参考文献】
[1]焦裕松,谢蓉,王新民,李俨.超机动飞机的动态建模与控制律设计及仿真[J].控制与决策,2010,05:744-747+757.
[2]陈礼平.1、基因工程蛋白hCD80/anti-CD19 scFv的中试及体外功能研究 2、去泛素化酶对NPM1c及AML1-ETO泛素化调节机制的初步探索[D].北京协和医学院,内科学,2010,博士.
[3]董涛.树立共和国新形象—建国初南京市宣传工作研究（1949-1953）[D].南京大学,中国近现代史,2013,硕士.
[4]杨育涓.寻找爱和自我——《麦田里的守望者》中霍尔顿从抗拒到妥协的精神之旅[D].吉林大学,英语语言文学,2004,硕士.
[5]王娟.京津冀旅游资源一体化发展研究[D].燕山大学,行政管理,2013,硕士.
[6]麻伶秀.“V起O来”研究[D].复旦大学,汉语言文字学,2012,硕士.
[7]文昭映.中·韩四、五岁儿童社会适应行为比较研究[D].华东师范大学,发展与教育心理学,2001,硕士.
[8]肖永建.跨国并购风险管理及其对中国的借鉴[D].吉林大学,世界经济,2004,硕士.
[9]马琳丽.非平稳信号的自适应时频分析研究[D].西安电子科技大学,控制工程,2012,硕士.
[10]许万冬.兰炼乳业发展战略研究[D].兰州理工大学,工商管理,2014,硕士.
[11]姜文涛.吉林省白粉菌分类及区系研究[D].吉林农业大学,植物病理学,2012,硕士.
[12]武成莉.大学生焦虑与自我概念、应付方式的相关研究[D].华南师范大学,应用心理学,2004,硕士.
[13]张嵘峰.PMMA银纹破坏的非线性力学行为研究[D].武汉理工大学,结构工程,2004,硕士.
[14]王燕.WSN中改进的EEUC路由协议研究[D].南京邮电大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[15]刘子赫.无线传感器网络节点信息及拓扑显示系统设计与实现[D].吉林大学,软件工程,2013,硕士.
[16]郭岩.用户兴趣空间的Web页面聚类[J].微电子学与计算机,2003,08:10-14+68.
[17]张阅.齐美尔城市社会学思想述评及其现代意义[D].华中师范大学,社会学,2013,硕士.
[18]陆尧.澳门特别行政区社团的发展环境和功能特征分析[D].吉林大学,行政管理,2012,硕士.
[19]赵晓丽.论我国民事再审程序之完善[D].中国政法大学,法律,2003,硕士.
[20]邢晨.《巴赫初级钢琴曲集》内心听觉能力培养及运用的教学研究[D].东北师范大学,音乐学,2012,硕士.
[21]鄢曼,覃亚丽,任宏亮,李伽,薛林林.贝塞尔晶格中高斯光束的传输（英文）[J].激光与光电子学进展,2015,02:217-220.
[22]宿燕琴.胡锦涛发展中国特色社会主义道路的成果与经验研究[D].西南大学,马克思主义基本原理,2014,硕士.
[23]高伟.混合分布下恒加试验的统计分析[D].西北工业大学,应用数学,2004,硕士.
[24]高晓洁,姚娅萍,卢玲伟,盖君芳.高校校园外语文化平台建设初探——以浙江大学外语学院为例[J].科技视界,2014,12:151+224.
[25]谭霞.压铸态AZ91D镁合金搅拌摩擦焊焊缝材料塑性流动行为研究[D].重庆大学,材料加工工程,2014,硕士.
[26]吕海华.利用网格技术实现网络化制造中的资源管理[D].沈阳工业大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[27]高春玲.论现代企业竞争情报系统的构建与运作[D].华东师范大学,2004.
[28]李君剑.根癌农杆菌介导双价抗虫基因转化芥菜型油菜的研究[D].山西大学,生物化学与分子生物学,2004,硕士.
[29]闫同霞.Shastry-Sutherland晶格上关联电子系统的量子蒙特卡罗研究[D].湖北大学,理论物理,2011,硕士.
[30]康俊杨.金融业转征增值税的法律问题探讨[D].华中科技大学,法律,2013,硕士.
[31]鲁含情.湖北省城镇密集发展协调区的农村居民点空间结构优化研究[D].华中师范大学,人文地理学,2013,硕士.
[32]熊南.IEEE1588网络的时钟同步技术及流量拥塞预报模型研究[D].华东交通大学,检测技术与自动化装置,2013,硕士.
[33]雷漪.刑法中的“明知”研究[D].南昌大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[34]赵茜.信息查询类APP有效信息设计模型的研究与优化[D].广东工业大学,设计学,2014,硕士.
[35]李绪成.知识管理关键技术研究[D].西安电子科技大学,2002.
[36]叶华.软交换及其发展的探讨[J].电信网技术.2001(01)
[37]朱国庆.镍钛合金人工食管替代后管体结构变化和移行过程并发症[D].广州医科大学,胸外科（专业学位）,2014,硕士.
[38]王亮.兰州供电公司绩效管理体系改进设计[D].兰州大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[39]常瑞龙.中药通络搽剂的毒理学实验研究[D].甘肃中医学院,中医骨伤科学,2014,硕士.
[40]赵洪敏.高中音乐鉴赏教学中审美主体间性研究[D].曲阜师范大学,艺术学,2013,硕士.
[41]胡胜兰.美国主流报纸上的中国形象[D].四川外国语大学,英语语言文学,2013,硕士.
[42]訾振宁,叶卫华,彭明聪,夏明超.基于全钒液流电池的有源滤波器系统[J].智能电网,2015,05:442-449.
[43]张玲凤.铅锌矿采选对地下水环境影响的研究[D].内蒙古大学,环境工程,2014,硕士.
[44]朱志婉.基于DEA的企业土地投入与产出效率评价[D].浙江财经学院,企业管理,2013,硕士.
[45]马德森.体育团队凝聚力及其多维综合评价体系的研究[D].曲阜师范大学,体育人文社会学,2004,硕士.
[46]刘朋会.汽车中央通道成形性能及其回弹预测和补偿方法研究[D].哈尔滨理工大学,材料加工工程,2012,硕士.
[47]陈越.浅谈网络操作系统自身安全[J].冶金自动化,2003,S1:262-264.
[48]周祥宝.用马克思主义文化理论指导当代中国农村文化建设[D].辽宁工业大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[49]顾洪梅.基于SWOT模型的中小企业融资研究[D].武汉科技大学,企业管理,2012,硕士.
[50]苏鑫.论女性生育权行使中的利益冲突[D].吉林大学,法律,2013,硕士.