微结构调控对硒化银和碲化银体系磁电阻效应的影响

非化学计量比硒化银和碲化银是一类新型的非磁性巨磁电阻材料，在超宽磁场与超宽温度范围内表现出线性、非饱和的正磁电阻行为。奇异的磁电阻效应对已有的各种理论和模型提出了挑战，至今仍缺乏完整的认识。研究发现：样品微结构对磁电阻的影响显著，并且会导致复杂的磁电阻行为，是机制认识的关键。实际上，正是因为忽略了对样品微结构的控制，才导致了此前的实验研究多停留在定性分析阶段而缺乏深入探讨。因此，对体系多样性样品，特别是在纳米尺度上可控的样品进行对比研究将是非常必要的。本项目拟研究微结构调控对体系磁电阻效应的影响，即运用高能球磨技术控制块状多晶样品的粒径大小及分布；运用多孔氧化铝模板电化学沉积技术控制纳米线样品的尺寸和形貌；并在此基础上系统研究不同组分样品的磁电阻表现。研究结果对深入理解该体系磁电阻行为的根源有重要意义，也将为此类材料未来在磁场测量、脉冲激光技术等方面的应用奠定基础。

一、采用固相反应、机械球磨、压片烧结相结合的方法，有意进行块材的微结构调控。分别尝试了：1、固相反应后球磨制备碲化银纳米颗粒；2、室温转化法制备硒化银微米颗粒；3、低温水热法制备硒化银微米颗粒。实验了不同的压片烧结条件，适宜的烧结温度为500℃，热压烧结法能将块材致密度提升至97%以上。研究了热压烧结球磨块材Ag2.1Te的磁电阻效应，发现正负磁电阻共存的现象。逾渗模型中，均匀半导体介质中不同的Ag含量会产生不同的电流传输路径，Ag过量0.25是逾渗行为发生显著转变的关键点，此时Ag分布变得不均匀，电流传输路径更多引起“短路”效应，导致负磁电阻的出现。热压烧结Ag过量0.1即出现了普通块状样品Ag过量0.25中的正负磁电阻共存。更细的样品微结构、更复杂的电流传输路径导致低Ag浓度产生的电流“短路”效应可能是内在的原因。我们的实验报道将进一步证实逾渗模型与随机网络模型对硒化银和碲化银体系的适用性。采用固态微波加热的方法，30分钟内成功制备了单相碲化银，大大节省了时间与能耗。在对球磨固相反应与微波加热技术的不断掌握中，分别成功合成了K0.27WO3、Na0.76WO3、TiSe2等功能材料。二、磁控溅射制备了硒化银薄膜，研究了退火温度对薄膜结构形貌的影响，并对其磁电阻行为进行了初步表征。三、尝试利用氧化铝（AAO）模板制备硒化银和碲化银纳米线。首次将塑封技术应用于AAO模板制备，该方法能减少成膜过程中的偶然因素，从而大大提高模板制备成功率。制备了多种几何尺寸（圆形、方形、三角形）的无裂纹管状AAO模板，将大大拓展了管状AAO模板在三维纳米结构制备方面的应用，进行了管状AAO模板的表面氧化应力分析及其应用研究。利用制备的超薄AAO模板，运用溶胶凝胶法制备了高填充率、高度有序氧化锌纳米管。在AAO模板制备与研究基础上，我们尝试制备硒化银和碲化银纳米线样品。纳米线样品粗细均匀，规整有序，完全在模板孔洞导向下生长，局部单晶结构。但纳米线整体有序度较难控制，导致磁电阻特性的样品相关性大，重复性差。原因在于课题组缺乏便利的SEM和TEM实验条件；要获得满足电输运测试要求的纳米线阵列需要进行大量的电镜筛选，从而大大延误了研究进度。综上所述，取得了一定的研究成果（发表SCI收录论文3篇、EI收录论文4篇），更多的实验数据还在继续积累与整理当中。项目结题后，我们将针对块材的磁电阻特性进行