Resistive and magnetoresistive properties of compacted CrO2 powders with different types of intergranular dielectric layers

Abstract

Resistive, magnetoresistive and magnetic properties of four types of pressed CrO2 powders synthesized from chromic anhydride by the hydrothermal method were investigated. The new synthesis method allowed controlling the thickness of dielectric shells. The powders consisted of rounded particles (≈120 nm in dia.) or acicular crystals (≈22.9 nm in dia. and 302 nm in length). The particles were covered with a surface dielectric shell of different thickness and type (e.g. β-CrOOH oxyhydroxide or chromium oxide Cr2O3). The influence of the properties and the thickness of intergranular dielectric layers as well as the shape of CrO2 particles on the tunneling resistance and magnetoresistance (MR) of the pressed powders was studied. It was found that at low temperatures all the investigated samples displayed a nonmetallic temperature dependence of resistance and a giant negative MR. The maximal values of MR at T ≈ 5 K were found to be approx. 37% in relatively low magnetic fields (0.5 T). The MR decreased rapidly with increasing temperature (down to approx. 1% in 1 T at T ≈ 200 K). At low temperatures the powders with acicular particles exhibited a new type of MR hysteresis and nonmonotonous dependence of MR with increasing magnetic field. A nonmonotonous temperature dependence Hp(T), where Hp is the field in which the resistance is maximal, mismatch between the values of Hp and coercive force Hc, and the anisotropy of MR as a function of mutual orientation of transport current and magnetic field were observed.

Synthesis of single-domain chromium dioxide nanoparticles with high coercivity

“…According to the data reported in [5], one of the factors plays the decisive role in determination of the Н С value at the experiment temperature. Since in the case of the single-domain CrO 2 powder the Н С changed in the same direction as σ M over the whole temperature range studied (0-300 K) and was independent of the particular Н С value [6][7][8][9], the shape anisotropy should be considered as the only factor governing Н С .…”

COERCIVE FORCE IN THE SYSTEM OF FERROMAGNETIC GRANULES FOR HALF METAL CrO2 WITH PERCOLATION CONDUCTIVITY

“…Таким образом, представляет интерес рассмотреть и проанализировать температурную зависимость коэрцитивной силы H c и поля коэрцитивности H p . Ранее в работах [6,7] было обнаружено сильное отличие величин H p и H c в области низких температур. На рис.5 показан график зависимости H p (T) и H c (T) из работы [7].…”

“…Ранее в работах [6,7] было обнаружено сильное отличие величин H p и H c в области низких температур. На рис.5 показан график зависимости H p (T) и H c (T) из работы [7]. Поведение H c (T) соответствует ожидаемому поведению для ферромагнетиков.…”

“…6. показывают, что для всех порошков значения H c , как и ожидается, максимальны при низких температурах и постепенно уменьшаются при T → T c . В то же время, поле H p начинает уменьшаться с повышением температуры только при T ≥ 50 K, как это наблюдалось ранее в работе [7]. В интервале температур 50 ÷100 K значения H p существенно превышают H c .…”

“…ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ В работах [6,7] наблюдаемые аномалии в поведении H p (T) объяснялись тем, что при низких температурах проводимость, и, следовательно, R(H) и R(0), определяются малой объемной долей гранул, формирующих «оптимальные» проводящие цепочки с максимальной вероятностью туннелирования. Как известно, количество таких цепочек непрерывно уменьшается с понижением температуры.…”