二氧化铬纳米结构的制备及其磁性和磁输运性质的研究

二氧化铬是一种重要的半金属铁磁体，具有较高的实测自旋极化率和合适的居里温度，较有希望应用于自旋电子器件。因此，二氧化铬薄膜及其各种纳米结构具有重要的研究价值。但是因为二氧化铬合成困难，这影响了对其广泛深入的研究。目前对二氧化铬的研究多数仍局限于利用商品二氧化铬磁粉制备样品，仅少数研究成功地制备了二氧化铬薄膜等。本项目拟在我们前期成功地制备了二氧化铬薄膜及纳米棒阵列的基础之上，生长多种新颖的二氧化铬纳米结构，包括二氧化铬纳米复合薄膜以及二氧化铬纳米点、纳米棒和纳米管阵列等。并且研究在纳米尺度下二氧化铬的磁性及磁输运性质。利用这些二氧化铬纳米结构中可控的晶界和势垒，探索微观结构对隧道磁电阻效应的影响。通过本项研究，可以发展制备二氧化铬纳米结构的新方法，获得多种新颖的二氧化铬纳米结构，深入了解纳米结构对二氧化铬性质的影响，并为构筑纳米自旋电子器件打下基础。

二氧化铬是一种重要的半金属铁磁体，具有较高的实测自旋极化率和合适的居里温度，较有希望应用于自旋电子器件。因此，二氧化铬薄膜及其各种纳米结构具有重要的研究价值。但是因为二氧化铬合成困难，这影响了对其广泛深入的研究。目前对二氧化铬的研究多数仍局限于利用商品二氧化铬磁粉制备样品，仅少数研究成功地制备了二氧化铬薄膜等。本项目主要研究了制备二氧化铬纳米结构的新方法，并对二氧化铬纳米结构的磁性和磁输运性质进行研究，为构筑纳米自旋电子器件打下基础。此外，本项目研究了利用高温高压手段制备高质量的二氧化铬，以及二氧化铬/二氧化钛、二氧化铬/二氧化锡等复合氧化物。研究了二氧化铬及含二氧化铬的复合氧化物的磁性和磁输运性质，探索了微观结构对其隧道磁电阻效应的影响。采用多孔阳极氧化铝模板辅助的化学气相沉积方法，首次制备出了大面积有序排列的二氧化铬纳米线、纳米棒阵列。发现模板孔径决定了二氧化铬纳米线的长度。二氧化铬纳米线的长度与模板的孔径成反比关系。给出了二氧化铬纳米线的生长机理。研究了二氧化铬纳米线、纳米棒阵列的磁性及输运性质。二氧化铬纳米线阵列的制备解决了大批量生长二氧化铬纳米结构的难题，并为批量构筑纳米自旋电子器件提供了结构单元。采用二氧化钛纳米管阵列辅助的化学气相沉积方法，制备出了二氧化铬纳米管阵列。二氧化铬纳米管嵌套于二氧化钛纳米管内。二氧化铬纳米管阵列具有增强的隧道磁电阻效应。利用高温高压手段制备了高质量的二氧化铬，二氧化铬的饱和磁化强度非常接近于理论值。通过对温度、压强等参数的调节，成功实现了对二氧化铬晶粒形貌的控制。利用高温高压手段制备了二氧化铬/二氧化钛、二氧化铬/二氧化锡等复合氧化物。这些二氧化铬复合氧化物中的二氧化铬具有较高的纯度，其饱和磁化强度同样非常接近于理论值。在二氧化铬及二氧化铬复合氧化物中发现了较大的隧道磁电阻效应。并且其隧穿机制符合fluctuation-induced tunneling (FIT)机制，这种机制很少在二氧化铬体系中发现。