快淬、磁控溅射等手段研究金属材料的结构、磁性和磁输运效应。研究了Co-Cu-Ni、Co-Cu-Fe、Co-Cu-B快淬条带的结构、磁性和巨磁电阻效应。发现Ni将Co-Cu合金中纳米颗粒的成核长大过程转变为Spinodal分解过程，产生的更为细小的析出颗粒提高了材料的巨磁电阻性能。并发现微小晶粒的无序分布可导致自旋玻璃现象的产生。在Co-Cu-Ni快淬条带获得超过Co-Cu合金条带的巨磁电阻效应。研究了小原子B对Co-Cu合金条带的磁致电输运性质的影响。
自从发现巨磁电阻，人们努力提高通常在化合物较低的巨磁电阻率、增加反铁磁有序的温度、降低巨磁电阻产生的转变磁场。在Mn2Sb1-xSnx (0＜x≤0.4)、Mn3ZnySn1-yC等体系化合物中，我们发现可以用磁场诱导一个从反铁磁到亚铁磁的磁性相变，并伴随着巨磁电阻效应的发生。系统地研究了Mn2Sb0.95Sn0.05化合物中从一个反铁磁态到一个亚铁磁态的亚磁转变的磁化性质。研究发现了与一级相变相关联的特性，如磁滞的出现和磁性相的共存。还观察到磁化强度与磁场的蝴蝶状回线，同时初始磁化曲线在封闭的磁滞回线的外边。低温的电子比热系数在一个临界磁场之上随外加磁场的增加而增加。这是一个超布里渊区能隙形成的直接证据，它导致电子态密度的变化。进一步证明在过渡金属化合物中巨磁电阻效应产生的根源是磁场诱导的磁性相变导致超布里渊区能隙的崩塌引起费米面的重组。
铁磁性半导体是电子和光电子半导体器件进行自旋注入的关键性材料。通常在非磁性半导体中掺杂磁性杂质得到铁磁性半导体。我们感兴趣是否可以有其它的途径来实现铁磁性半导体。研究了Mn1-xCrxTe化合物的磁性和电输运性质。这些化合物在5K有磁滞回线，显示有300-985 Oe的矫顽力。Mn0.86Cr0.14Te化合物在室温也观察到磁滞回线。Cr替代Mn导致从MnTe的反铁磁态向Mn1-xCrxTe的铁磁态（或亚铁磁态）的转变。Cr进入反铁磁半导体MnTe晶格被结构分析确认，从而证明铁磁性不是第二相的结果。半导体的热激活电导的典型特征由电性质测量结果确认。
结构变化、磁性相变和有序-无序相变的同时发生是磁性材料中最令人感兴趣的现象之一。特别是在一级磁性相变时通常存在自旋、电荷和晶格类型的强关联。报告在Fe0.75Mn1.35As 化合物中另一个磁性关联现象。随温度的增加，Fe0.75Mn1.35As 化合物在Ts = 165 K 经历从大晶格单胞体积的亚铁磁相到小晶格单胞体积的反铁磁相的一级磁性相变。在Ts之上，一个外磁场导致从反铁磁态到亚铁磁态的一个变磁转变。经历每一次热和冷循环，随热和冷循环数增加，化合物的电阻逐步移到更高的值，这归结为电子散射平均自由程的显著减少。在几次热循环后，晶胞c 轴产生了0.18%的不可逆晶格膨胀。在170和167 K时第一次5 T磁场的加场循环分别得到12%和6%的正磁电阻率。用不同自旋极化能带间的电荷转移讨论了在结构变化、磁性相变和磁输运性质间的强关联现象的机制。
磁性材料及磁学研究部