双自旋过滤隧道结中的隧穿时间

基于自由电子近似和Winful的隧穿时间模型,研究了普通金属/自旋过滤层/非磁绝缘层/自旋过滤层/普通金属(NM/SF/I/SF/NM)双自旋过滤隧道结中自旋相关的居留时间(dwell time)和相位时间(phase time).分别以居留时间和相位时间随入射电子能量、势垒高度和势垒宽度、以及分子场大小的变化情况做了讨论.计算结果表明:在低能隧穿区域(入射电子的能量小于势垒高度),由于自旋相关的自相干项的影响,不同自旋方向电子的相位时间总是大于居留时间;在高能隧穿区域(入射电子的能量大于势垒高度),自旋相关的自相干项的影响减小,不同自旋方向电子的相位时间和于居留时间趋于一致.NM/SF/I/SF/NM双自旋过滤隧道结中的居留时间和相位时间基本不受非磁绝缘层势垒高度和宽度变化的影响,该现象不同于常规的铁磁金属/非磁绝缘层/铁磁金属(FM/I/FM)隧道结.但当非磁绝缘层势垒高度低于自旋过滤层势垒高度时,改变非磁绝缘层的势垒高度和宽度会使居留时间和相位时间出现相峰值,该峰值的出现与不同自旋方向电子的共振隧穿有关.自旋过滤层的势垒高度的变化对NM/SF/I/SF/NM双自旋过滤隧道结中的居留时间和相位时间影响大,但宽度变化的影响较小.自旋过滤层中分子场的变化对不同自旋方向的电子的居留时间和相位时间有明显影响,且上自旋电子的居留时间和相位时间随分子场的增大而减少,而下自旋电子的情况刚好相反.     

磁性隧道结自旋极化电子的隧穿特性

铁磁金属间通过中间层的自旋极化电子隧穿产生的磁性耦合,在自旋电子器件中有许多潜在的应用.考虑由一平面磁性势垒层隔开的两铁磁性金属电极构成的磁性隧道结,针对中间层形成的矩形势垒,在近自由电子模型的基础上,计算零偏压下的隧穿电导、自旋极化率和隧穿磁阻比率,分析势垒层特性、分子场强弱、分子场相对取向等对隧道结自旋极化电子隧穿特性的影响.计算结果对自旋电子器件的设计具有一定的指导意义.     

磁性隧道结的隧穿磁电阻效应及其研究进展

文章概括地介绍了磁性隧道结（MTJs）的隧穿磁电阻（TMR）效应的产生机理和特点,主要用途和研究背景以及最近几年的研究进展和现状.对用Al2O3和MgO做绝缘势垒层的MTJs进行了对比,指出用MgO做绝缘势垒层的MTJs的优点.文章还阐明了交换偏置自旋阀（EB-SV）型MTJs的问题和不足,以及新兴的赝自旋阀（PSV）型MTJs的优势.文章最后总结了用于MTJs的各种铁磁层和绝缘势垒层材料,并对TMR材料今后的研究和开发作了展望.     

4H-SiC pn结型二极管击穿特性中隧穿效应影响的模拟研究

基于4H-SiC材料特性，建立了4H-SiC pn结型二极管的击穿模型.该模型在碳化硅器件中引入 雪崩倍增效应和隧穿效应.利用该模型，分析了隧穿效应对器件击穿特性的影响；解释了不 同的温度和掺杂条件下，器件的击穿机理.该模型较好地反映了实际器件的击穿特性. 关键词： 4H-SiC 二极管 击穿特性 隧穿效应 碰撞离化 模型     

磁性隧道结的隧穿磁电阻效应及其研究进展

文章概括地介绍了磁性隧道结(MTJs)的隧穿磁电阻(TMR)效应的产生机理和特点,主要用途和研究背景以及最近几年的研究进展和现状.对用Al2O3和MgO做绝缘势垒层的MTJs进行了对比,指出用MgO做绝缘势垒层的MTJs的优点.文章还阐明了交换偏置自旋阀(EB-SV)型MTJs的问题和不足,以及新兴的赝自旋阀(PSV)型MTJs的优势.文章最后总结了用于MTJs的各种铁磁层和绝缘势垒层材料,并对TMR材料今后的研究和开发作了展望.     

势垒隧穿含时演化的Julia数值模拟

势垒隧穿是初等量子力学中的一个重要模型,但由于求解其波函数涉及超越方程,因此在许多初等量子力学教材中往往着重对透射系数的讲解,很少提及其波函数演化,在部分教材中虽有提及,但往往采用图解法,不利于初学者对该过程的理解。本文针对这一问题,提出了一种便于初学者理解的数值计算方法。该方法根据矩阵力学的向量化思想,将薛定谔方程中的波函数与算符分别以向量和矩阵的形式进行离散化,并利用Julia编程对几种势垒情况下的波函数隧穿的含时演化进行数值模拟。     

隧穿谱的研究进展

隧穿谱适宜于研究表面和界面的物理化学性质．它具有灵敏度高、谱范围宽和不受光学跃迁那样的选择定则限制等优点．本文介绍了隧穿谱的测量原理及其在探测分子的振动跃迁、电子跃迁，测量超导能隙和研究生物辐射损伤等方面的应用．对扫描隧穿显微镜（ＳＴＭ）的针尖－平面电极构成的隧道结构和金属－氧化物－金属平面型隧道结构作了比较，分析了它们用于测量隧穿谱时的优缺点，ＳＴＭ将促进隧穿谱研究的进一步发展．     

单电子三势垒隧穿结I-V特性研究

在正统理论的基础上，提出了单电子三势垒隧穿结模型的主方程，并用线性方程组解法求出了其稳态解.通过数值模拟，得到了该系统的I-V特性曲线.发现其有别于双势垒隧穿结的情况，在传统库仑台阶的平台处曲线存在波纹状结构，分析得出这是由于第二个库仑岛上的电子数变化对I-V曲线的影响.此外，研究了各物理参数对I-V曲线的影响，发现三结系统可以降低对温度的要求，并应用Fermi能级处的能级间隔估算出出现库仑台阶现象的最高温度Tmax，为相关单电子器件的参数选择提供了理论依据. 关键词： 正统理论 库仑台阶 主方程 隧穿概率     

非对称方势垒量子隧穿研究及其数值模拟

为解决传统量子力学方法在研究非对称双势垒问题上计算过于繁琐的问题,利用转移矩阵的方法分别研究了电子对于非对称单势垒和非对称双势垒的量子隧穿特性,对两种情况分别得出了简洁的透射率公式.数值计算结果表明,在合适的参数下,单、双结结构都表现出良好的电导开关效应,且在入射电子能量大于势垒高度时,透射系数呈现显著的周期变化的量子...     

一维双方势垒量子隧穿的研究及其数值模拟

量子隧穿效应在实际技术中具有重要应用,本文首先展示了如何求解一维任意边界非对称以及对称双方势垒的透射系数,然后研究了对称双方势垒透射系数对垒宽、垒间距以及微观粒子入射能量与垒高比值(E/U 0)的变化依赖关系.最终得出以下结论,随着双方势垒垒宽的增加,透射系数从最大值1衰减至最小值0.随着垒间距的增加,透射系数呈现周期振荡,本文首次推导得出透射系数最大时对应的垒间距解析表达式,并给出振荡的周期,进一步证明得到它等于微观粒子的德布罗意波长.当垒宽越小时,随着E/U 0的增大,透射系数更容易达到1,并且保持不变,当垒间距越大时,随着E/U 0的增大,透射系数振荡周期变大,而振幅变小,粒子更容易实现共振隧穿.     

隧穿磁阻传感器研究进展

传感器作为物联网技术的基石,在人们的生产生活中发挥着重大作用.其中,基于隧穿磁阻效应(tunneling magnetoresistance, TMR)的磁传感器具有灵敏度高、尺寸小、功耗低等优点,在导航定位、生物医学、电流检测和无损检测等领域具有极大的应用前景.本综述以TMR传感器技术路线的发展为核心,囊括了从基本传感单元到三维空间磁场检测,再到实际应用的多个研究重点.首先,介绍了TMR传感器发展历程并阐明其基本工作原理,讨论了提高单个传感单元磁隧道结输出线性度的方法.接下来,详细介绍了传感器的重要电路结构—惠斯通电桥,以及制备TMR全桥结构的多种工艺方法.进一步,从三维空间磁场检测这一市场需求入手,深入讨论了基于TMR传感器的三维传感结构的设计和制备方法.同时,以传感器灵敏度和噪声水平这两大基本性能为切入点,列举了TMR传感器性能的优化方案.最后,本文对TMR传感器的应用展开了详细介绍,以自旋麦克风,生物传感器两个新兴应用为例,对TMR传感器未来在物联网中的发展和应用进行了展望.     

亚波长电磁波隧穿

文章介绍一种具有亚波长隧穿特性的电磁波人工复合材料.这种材料由具有不同特性的层状材料组成一“三明治”多层复合体：即ABA板.其中夹心板B为一完全阻挡电磁波的金属网 (具有负介电常数-ε的金属亚波长网格),而两夹板A可以由具有周期排列的正介电常数(+ε)或负磁导率(-μ）的单元体构成.当电磁波入射此“三明治”体时,特定频率的电磁波会透过而产生透带.这种具有亚波长隧穿的现象实际上是由夹板上单元体的局域谐振诱导各层间电磁场增强引起的.     

NM/FI/NI/FI/NM新型双自旋过滤隧道结的隧穿电导和隧穿磁电阻

在NM/FI/FI/NM型双自旋过滤隧道结(此处NM为非磁金属层，FI为铁磁绝缘体或半导体层)的基础上，我们提出一种NM/FI/NI/FI/NM新型双自旋过滤隧道结(此处NI表示非磁绝缘体或半导体层). 插入NI层的目的是为了避免原双自旋过滤隧道结中相邻FI层界面处磁的耦合作用所导致的对隧穿磁电阻的不利影响. 在自由电子近似的基础上，利用转移矩阵方法，对NM/FI/NI/FI/NM新型双自旋过滤隧道结的隧穿电导、隧穿磁电阻与FI层及NI层厚度的变化关系以及随偏压的变化关系进行了理论研究.计算结果表明，在NM/FI/NI/FI/NM新型双自旋过滤隧道结中仍可以得到很大的TMR值. 关键词： 双自旋过滤隧道结 隧穿磁电阻 非磁绝缘(半导)体间隔层     

电子双势垒量子隧穿的散射矩阵方法及其数值模拟

采用散射矩阵的方法研究了电子在由两个方势垒组成的双势垒结构中的隧穿特性.将电子在双势垒中的隧穿过程分为相干输运和非相干输运两部分来研究,相干输运导致了隧穿透射系数随中间层厚度变化产生量子振荡,而非相干输运导致了振荡振幅的衰减.双势垒总的透射系数与势垒高度、入射和出射波矢的匹配性有关,数值计算的结果证实了相关结论.     

ZnO纳米棒／MEH-PPV异质结的复合电致隧穿发光

利用低温水热法生长的ZnO纳米棒（ZnO-NRs）,和p型有机半导体材料聚[2-甲氧基-5-（2-乙基己氧基）-1,4-苯撑乙烯撑]（MEH-PPV）复合制备了结构为“ITO/ZnO晶种/ZnO-NRs/MEH-PPV/Al”的发光器件。测试结果发现,该器件具有非常好的二极管整流特性。对ZnO-NRs/M EH-PPV异质结施加超过17 V的反向偏压时,可同时获得两种半导体材料的发光,且ZnO近紫外光（380 nm ）发射强度远大于 M EH-PPV的红橙光强度,发光功率随着反向偏压的增加迅速增强,然而施加正向偏压时未探测到发光。该器件的发光机理不同于其他文献报道的正偏压发光,而属于反偏压发光器件,其发光机理归因于有机无机复合异质结的界面特殊性和ZnO-NRs的纳米尺寸效应,反偏压下器件实现的是载流子隧穿发光,而正偏压时载流子以表面态的无辐射复合及漏电流方式消耗。     

电子隧穿效应和超导性

本文是１９７３年诺贝尔物理学奖获得者Ｉ．贾埃弗（Ｉｖａｒ Ｇｉａｅｖｅｒ）的受奖讲演．它对学生解放思想、理工结合以及教改方向等，颇有参考意义，故转载于此。     

量子隧穿中的等效势垒

本文给出等效垫垒的概念及性质，利用等效势垒的性质可以使量子遂穿中的有关问题更容易解决。     

黑洞量子隧穿过程的时间

讨论了弯曲时空中黑洞量子隧穿的时间.在假定了黑洞量子隧穿是一个瞬时过程的情况下,通过利用WKB法得出了有静止质量粒子的量子隧穿辐射谱.该辐射谱表明对于在黑洞视界处有静止质量粒子的出射也满足量子力学中的幺正性原理,支持Parikh-Wilczek的结论.结果的合理性表明,在黑洞视界处的量子隧穿过程可以看成是一个瞬时过程.     

基于电子隧穿的固体致冷器

对于宇宙微波背景辐射各向异性的探测来说，为了达到分辨率优于10^-6的要求，必须将星载薄膜光子敏感器冷却到0．1K以下的低温．同时，由于是星载探测器，相应的致冷系统必须是体积小且重量轻．最近，来自美国国家标准技术研究院的Clank A M等，将基于量子力学隧穿效应的固体致冷器实用化，制成了可以满足上述要求的NIS致冷器．新致冷器具有多层膜结构，