Tên gọi của CMR không chỉ khác với GMR trên phương diện con số, mà khác về mặt bản chất cũng như cơ chế. Cơ chế hình thành nên CMR khác với cơ chế của GMR và đến nay vẫn chưa có những lý giải thật sự thỏa đáng. Sự phức tạp này bắt nguồn từ cơ chế tạo tính chất từ của các vật liệu perovskite. Khác với các vật liệu sắt từ khác, cơ chế tạo ra từ tính của các perovskite không đến trực tiếp từ các mômen từ nguyên tử mà bắt nguồn từ các tương tác trao đổi gián tiếp giữa các iơn đứng ở vị trí B (trong cơng thức phân tử ABO3), ví dụ như Mn là một điển hình, với các iơn ơxi (O). Tương tác trao đổi xảy ra khi hàm sóng của các iơn phủ nhau. Các iơn tại vị trí B thường có 2 hóa trị (ví dụ như có Mn3+, Mn4+) và nếu tương tác giữa các iơn cùng hóa trị gọi là tương tác siêu trao đổi (super exchange - SE), tương tác giữa các iôn khác dấu là tương tác trao đổi kép (double exchange - DE). Tương tác trao đổi kép cho tính chất sắt từ, tương tác siêu trao đổi cho tính chất phản sắt từ.
Từ điện trở siêu khổng lồ 116 Nếu ở vị trí A chỉ có một ngun tố kim loại kiềm thổ thì khơng có sự pha trộn hóa trị của các iơn vị trí B, do đó nó mang tính phản sắt từ. Nhưng khi pha tạp thêm các ngun tố đất hiếm (có hóa trị 3) thì sẽ tạo ra sự mất cân bằng về hóa trị trong các iơn B. Hơn nữa, sự pha tạp này tạo ra sự biến dạng của mạng tinh thể (méo mạng Jall-Teller). Đây là cơ chế thay đổi tính chất từ của perovskite. Và nhiều tác giả cho rằng hiệu ứng CMR bắt nguồn từ cơ chế này[2] . Tuy nhiên, cơ chế DE - SE thực ra chưa lý giải một cách thỏa đáng hiệu ứng CMR. Gần đây, có tác giả lại đề xuất cơ chế dựa trên polaron từ[3] , [4] , cho rằng: khi đặt từ trường vào vật liệu, kích thước của các polaron từ phát triển dẫn đến sự thay đổi khả năng tập trung các điện tử trong quá trình vận chuyển, hay nói đơn giản là sự tương tác giữa điện tử với các polaron từ do đó thay đổi tính chất điện của vật liệu. Nhìn chung, cơ chế của CMR cịn gây nhiều tranh cãi trong cộng đồng vật lý và do đó nó trở thành một hiệu ứng hấp dẫn cả về mặt nghiên cứu cơ bản lẫn khả năng ứng dụng.
Cùng với các hiệu ứng GMR và TMR, hiệu ứng CMR cũng là một nền tảng cho sự phát triển của công nghệ spintronic trong tương lai. Hiện tại, CMR được sử dụng hiệu quả trong các cảm biến đòi hỏi độ nhạy cao và dải làm việc rộng do sự thay đổi điện trở suất lớn trong quá trình đặt từ trường.
Xem thêm
• Hiệu ứng từ điện trở • Từ điện trở khổng lồ • Từ điện trở chui hầm • Perovskite
Tài liệu tham khảo
[1] S. Jin, T. H. Tiefel, M. McCormack, R. A. Fastnacht, R. Ramesh, L. H. Chen Thousandfold Change in Resistivity in Magnetoresistive
La-Ca-Mn-O Films, Science 264 (1994) 413 - 415 (http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/264/5157/413?maxtoshow=& HITS=10&hits=10&RESULTFORMAT=&andorexacttitleabs=and&andorexactfulltext=and&searchid=1&FIRSTINDEX=0& volume=264&firstpage=413&resourcetype=HWCIT)
[2] M.B. Salamon, The physics of manganites: Structure and transport, Rev. Mod. Phys. 73 (2001) 583-628 (http://prola.aps.org/abstract/ RMP/v73/i3/p583_1)
[3] J. Burgy, E. Dagotto, M. Mayr, Percolative transitions with first-order characteristics in the context of colossal magnetoresistance
manganites Phys. Rev. B 67 (2001) 014410-014415 (http://prola.aps.org/abstract/PRB/v67/i1/e014410)
[4] Z Yang, X. Bao,S. Tan, Y. Zhang, Magnetic polaron conduction in the colossal magnetoresistance material Fe1-xCdxCr2S4, Phys. Rev. B 69 (2004) 144407-144412 (http://link.aps.org/abstract/PRB/v69/e144407)
117