1、蘇州大學(xué)碩士學(xué)位論文非磁性半導(dǎo)體的異常磁電阻效應(yīng)研究姓名：宋亞舞申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：理論物理指導(dǎo)教師：孫華20080501非磁性半導(dǎo)體的異常磁電阻效應(yīng)研究中文撼要的宏觀磁電阻效應(yīng)。有效介質(zhì)理論是研究非均勻體系輸運(yùn)性質(zhì)的重要方法，在磁輸運(yùn)研究中，常被用來分析非均勻性對材料宏觀輸運(yùn)性質(zhì)的影響。在之前的研究中，采用有效介質(zhì)近似計算的磁輸運(yùn)理論工作大多局限于組分電導(dǎo)為標(biāo)量、各向同性且不考慮霍耳效應(yīng)；或考慮到霍耳效應(yīng)，但只局限于載流子遷移率無

2、序(即霍耳系數(shù)無序)或強(qiáng)場極限。我們的計算將其推廣到同時考慮遷移率無序和零場電阻率無序分布的體系中，得到了組分電導(dǎo)強(qiáng)烈失配下體系的特殊磁輸運(yùn)行為。我們的主要工作與結(jié)果如下：首先，我們針對具有規(guī)則非均勻性的半導(dǎo)體一金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)，設(shè)定合理簡化的邊界條件，采用電磁方程的解析解，得到電極電勢差隨磁場及體系非均勻分布的變化，從而獲得該結(jié)構(gòu)的整體磁電阻效應(yīng)。我們引入三個參數(shù)分別描述體系的幾何非均勻性、霍耳系數(shù)非均勻性及歐姆電阻的非均勻性，考察了它們

3、對材料的磁輸運(yùn)行為的影響。計算結(jié)果表明，這三種不同的非均勻性參數(shù)同時對半導(dǎo)體一金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)的磁輸運(yùn)行為產(chǎn)生明顯影響。在高遷移率對比和高電導(dǎo)率對比同時存在的前提下，體系中的電流行為隨磁場發(fā)生明顯改變。外加磁場足夠大時，金屬相的增加反而令電阻迅速上升，僅當(dāng)金屬區(qū)域的比例接近一時電阻才開始下降。相應(yīng)地，材料的磁電阻也隨著金屬相的引入出現(xiàn)峰值，該峰值的位置與寬度均明顯受到磁場的調(diào)控。這些結(jié)果與實驗中觀察到的半導(dǎo)體一金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)的磁輸運(yùn)特征相一致

4、。進(jìn)一步的計算表明，在適當(dāng)?shù)牟煌w移率比值和電導(dǎo)率比值下，復(fù)合結(jié)構(gòu)的磁電阻效應(yīng)發(fā)生符號翻轉(zhuǎn)。這一現(xiàn)象在一些半導(dǎo)體復(fù)合材料中也被觀察到，但至今未得到合理的解釋。我們的計算可以作為此類材料的翻轉(zhuǎn)磁電阻效應(yīng)研究的出發(fā)點，為從理論上深入探討不同材料復(fù)合而成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的磁電阻翻轉(zhuǎn)效應(yīng)提供基本的圖像。其次，我們針對體系的遷移率非均勻分布和組分的電阻失配，建立二組分無序電導(dǎo)體系，采用組分電導(dǎo)張量來計入霍耳效應(yīng)，并應(yīng)用自洽有效介質(zhì)近似方程計算體系在