AB2型金属化合物RuSb2+δ的高正磁电阻和Mn掺杂RuSb2+δ性能的研究

来源 :内蒙古大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:suibianlaila
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磁致电阻在磁随机存储器、磁阀、磁传感器、磁开关等器件的制造上有着较为广泛的应用。利用磁电阻效应能够更准确地测量位移、角度、速度等物理量。最近,AB2型化合物引起了人们的广泛关注,由于其具有良好的拓扑性质、超导和大的磁电阻等性能。在非磁性单晶中,磁电阻与外加磁场引起的态电子密度变化密切相关。针对这一课题,本文对RuSb2+δ单晶中磁电阻变化和带隙性质并推测其能带结构以及Mn掺杂RuSb2+δ电输运和磁电性能进行研究。本文主要研究成果有:采用自助熔剂法生长的RuSb2+δ单晶形成了具有空间群P nnm的斜方晶系结构。在抗磁性RuSb2+δ半导体的ab平面上2 K时观察到高的正磁电阻(MR)为78%。在ac平面上,在2 K时MR为44%,在300K时大约为7%。带有弱局域化修正的量子干涉效应是低温下高的正MR的原因。不同温度下测量的MR不遵循Kohler定律。以上结果表明多能带效应在载流子传输中起到一定作用。Seebeck因子在温度为300 K时为正值,并且温度在60 K以下的范围内,Seebeck因子随着温度的升高而减小,由正值变为负值,说明RuSb2+δ是一种同时具有正负载流子的半导体。从UV-Vis和XPS判断,它的直接带隙为1.29eV。价带比费米能级低0.39eV。根据实验结果做出了能带结构示意图。Ru原子的d电子具有t2g态和eg态,且t2g态低于eg态。t2g与价带分离从而形成能带间隙。自助熔剂法合成的晶体Ru1-xMnxSb2+δ(x=0,0.05,0.08),均形成了斜方晶系结构,空间群为P nnm。在掺杂Mn的情况下晶胞体积减少的影响要比过量Sb存在的影响要大得多。Mn掺杂的电阻率比未掺杂情况下要小得多,并且随着x的增大而减小。另外,电阻率峰值消失,表现出金属性质。Mn掺杂改变了Ru1-xMnxSb2+δ的电子结构。对于Mn掺杂的RuSb2+δ,Sb的分裂有效提高了空穴浓度,使电阻率降低,导致一个小的能带分裂。Mn掺杂时,电子浓度随x的增加而明显增加。Mn被认为比Ru4+贡献相同(所谓的等价掺杂)或更少的电子。电子浓度的增加很可能是由于Mn掺杂改变能带结构的结果。在ab面上,2 K和14 T条件下的Ru0.92Mn0.08Sb2+δ横向磁电阻可以高达78%,可以认为Mn掺杂RuSb2+δ能够得到具有良好热电性能的高正磁电阻材料。
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