（通讯员 何雄）1月12日，《材料科学技术（英文版）》（Journal of Materials Science and Technology）在线刊发了国家脉冲强磁场科学中心夏正才教授团队题为“Magnetoresistance retraction behaviour of Ag/p-Ge:Ga/Ag device under pulsed high magnetic field”的论文。中心博士后何雄为论文第一作者，夏正才教授为论文通讯作者，博士生牛浩峪、曾卓等参与了相关工作。

非磁性材料呈现出的不饱和巨磁阻性能引发了研究人员的物理兴趣，在磁传感、非易失性可重构逻辑器件等电子器件中具有重要的应用前景。考虑到与现代电子工业的高度兼容性，非磁性半导体将是更好的候选材料。在脉冲强磁场下，带电粒子受到极强洛伦兹力的作用，研究这些非磁性半导体材料及其电子器件的磁阻行为如何演变，是一个值得深入探讨的科学问题。以往强磁场下的磁阻行为研究工作主要集中在材料的欧姆输运区域，非欧姆输运区域的磁阻行为仍不清楚，这不利于基于非磁性半导体的电子器件在强磁场环境中的应用，也不利于评估这些电子器件在强磁脉冲环境下的稳定性和可靠性。

图1 Ag/p-Ge:Ga/Ag器件在欧姆区、空间电荷和局部碰撞电离区(a)和负阻区域(b)内的磁阻性能

在主要载流子为单一空穴的欧姆导电区（I<5mA），磁阻数值随外加磁场强度的增加而增加，呈现出传统的不饱和行为。然而，在以双极（电子和空穴）输运为主的两个非欧姆导电区域（5mA≤I≤100mA）中，在脉冲强磁场（45T）冲击下可观察到明显的磁阻折返行为（如图1所示）。结合霍尔测量结果（如图2所示）与双极驱动输运模型，该研究推测此行为可能与占主导地位的载流子类型发生转变有关，这种转变可能源自于强磁场下洛伦兹力对电子与空穴的极强调制作用。该工作为评估基于非磁性半导体的磁阻器件在强磁脉冲干扰下性能的稳定性和可靠性提供了参考。

图2 Ag/p-Ge:Ga/Ag器件在欧姆区、空间电荷和局部碰撞电离区(a)和负阻区域(b）内强磁冲击下的V_H-B图，非欧姆导电区域内R-B和R_H-B对比图(c~f)

该研究工作得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jmst.2021.08.040