Ni-SiO2顆粒膜和Ni薄膜中的電子輸運性質(zhì)研究.pdf

1、本文采用共濺射的方法在玻璃基底上制備了一系列不同金屬體積分數(shù) x(0.48?x?1.00)的Ni-SiO2顆粒膜；采用單靶射頻濺射的方法制備了一系列不同厚度(2.5-100 nm)的Ni薄膜。我們對這些樣品的微觀結(jié)構(gòu)、磁學(xué)性質(zhì)、反?；魻栃?yīng)、量子效應(yīng)對縱向電導(dǎo)率、反?；魻栯娮杪屎碗妼?dǎo)率修正，以及反常霍爾電阻率ρsxy和縱向電阻率ρxx的關(guān)系進行了研究。
　　透射電鏡圖像顯示Ni-SiO2薄膜呈現(xiàn)非常好的納米顆粒結(jié)構(gòu)。對樣品的?xx

2、的研究表明：當(dāng)x>0.5時，樣品呈現(xiàn)金屬導(dǎo)電特性；當(dāng)x≤0.5時，樣品呈現(xiàn)半導(dǎo)體導(dǎo)電特性，根據(jù)電阻溫度系數(shù)判斷樣品的逾滲閾值在x~0.5附近。并且我們在Ni-SiO2顆粒膜中觀察到了巨霍爾效應(yīng)，當(dāng) x減小到逾滲閾值附近時，反?；魻栂禂?shù)和正常霍爾系數(shù)都增大了兩個多數(shù)量級。我們對反?；魻枠?biāo)度關(guān)系進行研究：對于每個樣品的ρsxy和ρxx的關(guān)系進行分析（溫度為隱含變量），金屬體積分數(shù)在0.7以上的樣品滿足標(biāo)度關(guān)系ρsxy∝∠xx，即斜散射占主導(dǎo)

3、；而金屬體積分數(shù)在0.7以下的樣品中不滿足反常霍爾的標(biāo)度關(guān)系，這可以用顆粒膜中關(guān)于反常霍爾效應(yīng)的理論來解釋。此外，我們對不同金屬體積分數(shù)(0.52≤x≤0.78)樣品中載流子濃度n歸一化的ρsxy和ρxx的關(guān)系進行研究（金屬體積分數(shù)為隱含變量），得到不同溫度時反?；魻柕臉?biāo)度關(guān)系為ρ2xsyln∝ρxx，表明反常霍爾電流是無損耗的，Ni-SiO2顆粒膜中的反常霍爾效應(yīng)來源于內(nèi)稟機制。
　　對于不同膜厚(2.5-16 nm)的Ni薄膜

4、的電子輸運性質(zhì)進行研究，低溫時?xx隨溫度的降低而增加，這種現(xiàn)象是由量子效應(yīng)產(chǎn)生的。經(jīng)過分析，3-16 nm的樣品中，低溫時弱局域效應(yīng)對ρxx、ρsxy和反?；魻栯妼?dǎo)率都存在lnT的修正。我們在低電導(dǎo)率區(qū)域(2.5-16 nm)的樣品中發(fā)現(xiàn)反?；魻栯妼?dǎo)率ρxy和縱向電導(dǎo)率ρxx存在非傳統(tǒng)的標(biāo)度關(guān)系,σxy∝σxx，γ≥1.79，這和統(tǒng)一標(biāo)度理論認為在低電導(dǎo)率區(qū)域反?；魻枠?biāo)度關(guān)系應(yīng)該滿足σxy∝σ1.6xy有些偏離。我們知道電子的局域化只