奇异正巨磁阻Bi系超导氧化物复合材料磁阻机理研究

新型磁阻材料及其磁阻机理的研究与探索，在基础与应用研究方面都具有重要意义。本课题研究在预研发现一类新型奇异正巨磁阻Bi系超导氧化物复合功能材料的基础上，将制备出一系列室温正巨磁阻Bi2212/LCMO复合功能新材料，系统研究两相的颗粒度、形貌和组成变化等对其正巨磁阻效应的影响，重点探究材料中载流子准二维纳米限域效应、界面散射效应、界面微结构及相间扩散掺杂效应等与输运性质的关联，探索其中产生正巨磁阻效应的物理机制，进而提出一个可能的正巨磁阻效应新机制，为理解同类体系中正巨磁阻效应机理及同类复合材料的设计与制备，提供必要的理论支持。通过本项目研究，使我们在新型室温正巨磁阻复合功能材料的制备、相关正巨磁阻效应物理机制以及相关磁电子学方面的研究等方面取得实质进展。

本项目在发现一类新型奇异正巨磁阻Bi系超导氧化物复合功能材料的基础上，通过制备一系列室温正巨磁阻Bi2212/LCMO复合功能新材料，系统研究两相的颗粒度、形貌和组成变化等对其正巨磁阻效应的影响，重点探究材料中载流子准二维纳米限域效应、界面散射效应、界面微结构及相间扩散掺杂效应等与输运性质的关联，探索其中产生正巨磁阻效应的物理机制，提出和验证了一个可能的正巨磁阻效应新机制，为理解和探索同类体系中正巨磁阻效应机理及具有相似结构微结构特征的材料体系的设计与制备，提供了必要的理论支持和启发。通过本项目研究，使我们在新型室温正巨磁阻复合功能材料的制备、相关正巨磁阻效应物理机制以及相关磁电子学方面的研究等方面取得了实质进展：制备出一系列列室温正巨磁阻Bi2212/LCMO复合功能新材料，该新材料体系在室温时正巨磁阻效应高达50%，该材料体系及其制备方法申请并获得发明专利；提出了一个基于晶界界面散射的、载流子准二维纳米限域效应增强的微观正巨磁阻效应新机制，指出正磁阻性质与材料体系的结构与微结构特征的规律性关联，理论模拟计算与实验结果符合较好；探索和提出了一种制备钙钛矿型巨磁阻多晶纳米棒材料的新方法，制备研究了LCMO体系多晶纳米棒材料的结构微结构特征及其电磁输运性质，发现晶界散射对巨磁阻效应有重要贡献，支持提出的晶界散射正磁阻效应新机制，该制备方法申请并获得发明专利；根据提出的正磁阻效应物理机制和物理图像，探索和研究范围扩大至具有非均质特点的低维和复合正磁阻材料新体系，通过高密度脉冲电流处理合金钢材料体系316L，改变其晶界微结构并研究其电磁输运性质，发现其正磁阻效应随晶界改变而变化，同样验证了晶界散射对正磁阻复合材料体系的重要性；应用改进的水热法探索合成了亚稳态四方相VO2(A)纳米棒材料，研究了其光电性质及微结构变化，首次研制出基于氧化钒纳米棒材料的光电器件，并发现该类纳米棒材料可作为复合正磁阻体系中提供晶界界面散射的可能性，相关研究已获得发明专利2项，发表和正在投稿论文若干篇。本课题已经完成的相关科学研究和探索，揭示出通过设计特殊的材料体系、调控其晶界散射性质、可以获得基于界面散射效应的正磁阻材料与结构，在新型正磁阻材料的探索及新型正磁阻器件制备及应用等方面有较大潜在价值和意义。