光栅局域调控二维光电探测器

近年来,二维材料独特的物理、化学和电子特性受到了越来越多的科研人员的关注.特别是石墨烯、黑磷和过渡金属硫化物等二维材料具有优良的光电性能和输运性质,使其在下一代光电子器件领域具有广阔的应用前景.本文将主要介绍二维材料在光电探测领域上的应用优势,概述光电探测器的基本原理和参数指标,重点探讨光栅效应与传统光电导效应的区别,以及提高光增益和光响应度的原因和特性,进而回顾光栅局域调控在光电探测器中的最新进展及应用,最后总结该类光电探测器面临的问题及对未来方向的展望.     

Negative photoconductivity in low-dimensional materials

In recent years,low-dimensional materials have received extensive attention in the field of electronics and optoelectronics.Among them,photoelectric devices based on photoconductive effect in low-dimensional materials have a broad development space.In contrast to positive photoconductivity,negative photoconductivity(NPC)refers to a phenomenon that the conductivity decreases under illumination.It has novel application prospects in the field of optoelectronics,memory,and gas detection,etc.In this paper,we review reports about the NPC effect in low-dimensional materials and systematically summarize the mechanisms to form the NPC effect in existing low-dimensional materials.     

4英寸热氧化硅衬底上磁性隧道结的微制备

就如何在4英寸热氧化硅衬底上沉积高质量的磁性隧道结纳米多层薄膜材料和如何利用光刻方法微加工制备均匀性较好的磁性隧道结方面做了初步研究，并对磁性隧 道结的磁电性质及其工作特性进行了初步测量和讨论.利用现有的光刻设备和工艺条 件在4英寸热氧化硅衬底上直接制备出的磁性隧道结，其结电阻与面积的积 矢的绝对误差在10% 以内，隧穿磁电阻的绝对误差在7% 以内，样品的磁性隧道结性质具有较好的均匀性和一致性，可以满足研制磁随机存储器存储单元演示器件的基本要求. 关键词： 磁性隧道结 隧穿磁电阻 磁随机存储器 4英寸热氧化硅衬底     

一种研究自旋翻转散射效应的新方法

金属中自旋翻转散射长度远长于电子平均自由程，近来关于自旋翻转散射效应的研究主要集中于扩散区域．文章作者提出了一种使用双势垒磁性隧道结来研究纳米尺度结构中弹道区域的自旋翻转散射效应的新方法．这种方法可以从磁电输运性质的测量，得出中间隔离层中的自旋翻转散射效应的温度和偏压关系，进一步可以得出诸如电子平均自由程和自旋翻转散射长度等自旋散射信息，以及中间层的态密度和量子阱信息．     

Recent advances in two-dimensional layered and non-layered materials hybrid heterostructures

With the development of Moore's law, the future trend of devices will inevitably be shrinking and integration to further achieve size reduction. The emergence of new two-dimensional non-layered materials (2DNLMs) not only enriches the 2D material family to meet future development, but also stimulates the global enthusiasm for basic research and application technologies in the 2D field. Van der Waals (vdW) heterostructures, in which two-dimensional layered materials (2DLMs) are physically stacked layer by layer, can also occur between 2DLMs and 2DNLMs hybrid heterostructures, providing an alternative platform for nanoelectronics and optoelectronic applications. Here, we outline the recent developments of 2DLMs/2DNLMs hybrid heterostructures, with particular emphasis on major advances in synthetic methods and applications. And the categories and crystal structures of 2DLMs and 2DNLMs are also shown. We highlight some promising applications of the heterostructures in electronics, optoelectronics, and catalysis. Finally, we provide conclusions and future prospects in the 2D materials field.     

高磁电阻磁性隧道结的几种微制备方法研究

利用金属掩模法优化了制备磁性隧道结的实验和工艺条件，金属掩模的狭缝宽度为100 μm. 采用4 nm厚的Co₇₅Fe₂₅为铁磁电极和10或08 nm厚的铝氧化物 为势垒膜， 直接制备出了室温隧穿磁电阻（TMR）为30%—48％的磁性隧道结，其结构为Ta(5 nm)/Cu(25 nm)/Ni₇₉Fe₂₁(5 nm)/Ir₂₂Mn₇₈(10 nm)/ Co₇₅Fe₂₅ (4 nm)/Al(08 nm)-O/Co₇₅Fe₂₅(4 nm)/Ni₇₉Fe ₂₁(20 nm)/Ta(5 nm).同时，利用刻槽打孔法和去胶掀离法两种光刻技术并结合Ar离子束刻蚀及化学反应刻 蚀，制备出面积在4 μm×8 μm—20 μm×40 μm、具有室温高TMR和低电阻的高质量磁性 隧道结.300 ℃ 退火前后其室温TMR可分别达到22% 和50%.研究结果表明，采用光刻中的刻 槽打孔或去胶掀离工艺方法制备的小尺寸磁性隧道结，可用于研制磁动态随机存储器和磁读 出头及其他传感器件的磁敏单元. 关键词： 磁性隧道结 隧穿磁电阻 金属掩模法 光刻法     

双势垒磁性隧道结的磁电阻效应及其在自旋晶体管中的应用

利用磁控溅射方法沉积双势垒磁性隧道结多层膜, 其中Al-O势垒层由等离子体氧化1 nm厚的 金属铝膜方式制备，然后采用深紫外光曝光和Ar离子刻蚀技术、微加工制备出长短轴分别为 6和3 μm大小的椭圆形双势垒磁性隧道结（DBMTJ），并在室温和低温下对其自旋电子输运 特性进行了研究. DBMTJ的隧穿磁电阻(TMR)比值在室温和42 K分别达到27％和423％， 结电阻分别为136 kΩ·μm²和175 kΩ·μm²，并在实验中观 察到平行状 态下存在低电阻态及共振隧穿效应，反平行态下呈现高电阻态以及TMR随外加偏压或直流电 流的增加而发生振荡现象. 由此，设计了一种基于这种双势垒磁性隧道结隧穿特性的自旋晶 体管. 关键词： 双势垒磁性隧道结 隧穿磁电阻 共振隧穿效应 自旋晶体管     

电子全息对磁隧道结势垒层的研究

利用电子全息显微学方法，从理论和实验两方面，系统研究了磁隧道结势垒层的内势分布，指出了一些在实验过程中应予以注意的实验现象，提出了可能的解决方法. 关键词： 电子全息 磁隧道结 平均内势     

利用金属掩模法制备钉扎型磁性隧道结

利用金属掩模法和Ir22Mn78合金反铁磁钉扎层，制备了四种钉扎型的Py/Al2O3/Py，Py/Al2O3/Co，Co/Al2O3/Py和Co/Al2O3/Co磁性隧道结，坡莫合金的成分为Py＝Ni79Fe21.例如：利用狭缝宽度为100?μm的金属掩模，直接制备出室温隧穿磁电阻比值为17.2%的磁性隧道结Co/Al2O3/Co，其结电阻为76Ω,结电阻和结面积的积矢为76×10_{4Ωμm2，自由层的偏转场为1114?A/m，并且在外加磁场0.1114A·m-1之间时室温磁电阻比值 关键词： 磁性隧道结 隧穿磁电阻 磁随机存储器 金属掩模}     

基于磁性隧道结的群体编码实现无监督聚类

利用新型材料器件发展类脑计算硬件研究的关键问题是发展出合适的算法,能够发挥新器件的特点和优势.群体编码是生物神经系统常见的编码方式,能够有效去除噪音,实现短时程记忆及复杂的非线性映射功能.本文选择自旋电子学器件中研究较多、工艺较成熟的磁性隧道结,应用其可调控的随机动力学实现群体编码.作为一个应用的例子,超顺磁隧道结构建的二层脉冲神经网络成功完成了鸢尾花数据集的无监督聚类.数值仿真表明基于磁性隧道结的群体编码可以有效对抗器件的非均一性,为类脑计算硬件研究提供重要的参考.