多层结构双自旋过滤隧道结中的电子输运特性

在转移矩阵方法及Mireles和Kirczenow的量子相干输运理论的基础上,研究了正常金属层/磁性半导体层/非磁绝缘层/磁性半导体层/正常金属层型双自旋过滤隧道结中Rashba自旋轨道耦合效应和自旋过滤效应对自旋相关输运的影响.讨论了隧穿磁电阻（TMR）、隧穿电导与各材料层厚度、Rashba自旋轨道耦合强度以及两磁性半导体中磁矩的相对夹角θ之间的关系.研究表明：含磁性半导体层的双自旋过滤隧道结由于磁性半导体层的自旋过滤效应和Rashba自旋轨道耦合作用可获得极大的TMR值.另外TMR和隧穿电导随着Rashba自旋轨道耦合强度的变化而振荡,振荡周期随Rashba自旋轨道耦合强度的增大逐渐减小. 关键词： 双自旋过滤隧道结 Rashba自旋轨道耦合 隧穿磁电阻 隧穿电导     

双势垒抛物势阱磁性隧道结隧穿磁阻及自旋输运性质的研究

采用相干量子输运理论和传递矩阵的方法,在抛物势阱磁性隧道结(F/PW/F)的铁磁和半导体势阱间插入另一种半导体作为势垒,构造具有双势垒的抛物势阱磁性隧道结作为研究对象,研究了抛物势阱宽度、自旋轨道耦合效应、角度效应及插入势垒厚度对隧穿磁阻及自旋输运性质的影响计算结果表明,通过适当调节Rashba自旋轨道藕合强度和插入势垒的厚度,可以实现隧穿磁阻(TMR)的调制,能获得较大的TMR值,这些特点有助于促进新型磁性隧道结的开发和应用.     

含δ势垒的铁磁/半导体/铁磁异质结中的自旋输运和渡越时间

研究了含δ势垒的铁磁/半导体/铁磁异质结中自旋相关的透射概率和渡越时间,讨论了量子尺寸效应和Rashba自旋轨道耦合效应对隧穿特性的影响.研究结果表明：δ势垒的存在降低了自旋电子的透射概率,改变了透射概率的位相.Rashba自旋轨道耦合强度的增加加大了透射概率的振荡频率.不同自旋取向的电子隧穿异质结时,渡越时间随着半导体长度、Rashba自旋轨道耦合强度以及两铁磁电极中的磁化方向的夹角的变化而变化. 关键词： δ势垒')" href="#">δ势垒 铁磁/半导体/铁磁异质结 Rashba自旋轨道耦合效应 渡越时间     

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     

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     

处理具有任意形状势垒的磁性隧道结中电子输运的一个简单方法

在Slonczewski自由电子模型的基础上,提出了一个可用于处理具有任意形状势垒的磁性隧道结中磁电子输运的简单方法,并以三种常见构形的势垒,即梯形势垒,计入了镜像势的梯形势垒和抛物线势垒为例,讨论了势垒形状对隧穿磁电阻及其随偏压变化的影响. 关键词： 磁性隧道结 隧穿磁电阻 任意形状势垒 非零偏压     

双量子阱中光子辅助电子自旋隧穿

采用单电子有效质量近似理论, Floquet理论和传递矩阵方法, 对包含时间周期场的双量子阱中单电子的自旋隧穿特性进行了研究, 对InP/InAs半导体材料进行了数值计算. 重点研究了Rashba型和Dresselhaus型自旋轨道耦合、量子阱结构以及偏压对电子隧穿的影响. 这些结果可以为设计和调控半导体自旋电子器件提供一定的理论依据. 关键词： 光子辅助隧穿 隧穿概率 量子阱     

自旋电子学材料、物理和器件设计原理的研究进展

文章介绍了作者所在实验室在巨磁电阻(GMR)、隧穿磁电阻(TMR)、庞磁电阻(CMR)和反铁磁钉扎薄膜材料以及单晶金属氧化物、高自旋极化率材料、P-N异质结和纳米环磁随机存储器原理型演示器件设计等研究方面取得的一些重要研究成果和进展.例如:在Al-O势垒磁性隧道结材料体系里,获得室温磁电阻超过80%的国际最好结果;获得两种高性能层状反铁磁钉扎材料体系;发现具有大的电致电阻效应的CMR薄膜材料,并可期望用于电流直接进行磁信息写和读操作的磁存储介质;发现双势垒磁性隧道结中的量子阱态共振隧穿和磁电阻振荡效应,以及纳米器件体系中自旋翻转长度的观测新方法,可用于新型自旋电子学材料及相关器件的人工辅助设计;利用电子自旋共振谱探测和研究了金属氧化物的微观自旋结构和各向异性;在[CoFe/Pt]n磁性金属多层膜中,观测到超高灵敏度的反常霍尔效应;利用纳米环状磁性隧道结作为存储单元,研制出一种新型纳米环磁随机存储器MRAM原理型演示器件.     

Ag掺杂La-K-Mn-O非均匀多晶体系的电磁性质

用溶胶-凝胶方法制备了1/mAg₂O-La_0.833K_0.167MnO₃ (LKMO/Ag)系列样品，其中1/m代表Ag₂O和La_0.833K_0.167MnO₃(LKMO)的摩尔比，m=32，16，8，4和2. 研究了此系列样品的结构、磁性和输运特性. X射线衍射实验表明，LKMO/Ag是一个非均匀的系统，样品由磁性的钙钛矿相LKMO和金属Ag相组成. 由于Ag相的加入，在室温条件下，磁电阻效应明显增强. 在300 K, 0.5 T磁场下，m=4样品的磁电阻可以达到32%；5.5 T磁场下，其磁电阻可达64%. 而单纯的LKMO样品在相同条件下的磁电阻分别为10%和35%. 在低温下，加Ag样品的磁电阻效应反而减小，样品含Ag越多，磁电阻效应越小. 用非本征磁电阻(包括自旋极化隧穿和自旋相关散射)和本征磁电阻在不同温区对总磁电阻的相对贡献对此系列样品的磁电阻现象作了定性的解释. 关键词： 自旋极化隧穿 自旋相关散射 低场磁电阻 高场磁电阻     

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     

Study on Spin-Dependent Shot Noise in Parabolic-Well Magnetic Tunneling Junction

On the basis of the Landauer-Büttiker scattering formalism and transfer matrix method, we investigated the spin-dependent shot noise in parabolic-well with two ferromagnetic contacts (F/PW/F). The quantum size and Rashba spin-orbit interaction are discussed simultaneously. The results indicate that the shot noise is periodic function of the parabolic-well width. The oscillation frequencies of the shot noise decrease with the increasing of the parabolic-well depth, and increase with the increasing of the Rashba spin-orbit coupling strength. The amplitude and peak to valley ratio of the shot noise are strongly dependent on the magnetization configuration of the junction.     

含双δ势垒三臂量子环的透射概率和持续电流

研究了含双δ势垒三臂量子环的透射概率和持续电流,研究结果表明：透射概率和持续电流都随半导体环尺寸的增大发生振荡,透射概率和持续电流与电子自旋和铁磁电极磁矩的取向相关．量子环尺寸取固定值时,透射概率和持续电流都会随AB磁通的增加发生周期性等幅振荡．δ势垒和Rashba自旋轨道耦合对透射概率或持续电流有着不同的影响． 关键词： 透射概率 持续电流 Rashba自旋轨道耦合 δ势垒')" href="#">δ势垒     

Effect of Rashba spin-orbit coupling on the spin-polarized transport in ferromagnet/semiconductor double tunnel junctions

Considering the Rashba spin-orbit interaction in the semiconductor, we study theoretically the spin-polarized transport in a two-dimensional ferromagnetic semiconductor double tunnel junctions by a quantum-mechanical approach. It is found that the transmission coefficient shows typical resonant transmission properties and the Rashba spin-orbit coupling has great different influences on the transmission coefficients of electrons with spin-up and down and tunnelling magnetoresistance (TMR). More importantly, the TMR is significantly enhanced by increasing the spin-orbit coupling, which is very useful for the designing of magnetic digital and memory sensor.     

自旋场效应晶体管中隧道磁阻的势垒相关反转效应

考虑自旋场效应晶体管中Rashba自旋轨道相互作用和自旋输运量子相干性,研究了势垒强度对自旋场效应晶体管的自旋相关量子输运的影响. 研究发现,势垒强度较低时,隧道结电导随Rashba自旋轨道相互作用强度的变化呈现明显的振荡现象,势垒强度较高时,电导表现出明显的势垒相关“电导开关”现象. 当势垒强度逐渐增强时,平行结构电导呈现出单调下降趋势,而反平行结构电导产生波动,这种波动导致该隧道磁阻也随势垒强度的变化表现出振荡现象,且在合适的准一维电子气厚度情况下隧道磁阻值可以产生正负反转,这个效应将会在基于自旋的电子器件信息的存储上获得应用. 关键词： 自旋场效应管 开关效应 量子相干 隧道磁阻     

铁磁/半导体/铁磁结构的双量子环自旋输运的特性

研究了与铁磁/半导体/铁磁结构相关的双量子环自旋输运的规律,研究结果表明：总磁通为零条件下,铁磁电极磁化方向反平行时,双量子环与单量子环相比提高了自旋电子透射概率的平均值.铁磁电极磁化方向平行时,双量子环对提高自旋向下电子平均透射概率的效果更明显;双量子环受到Rashba自旋轨道耦合作用影响时,自旋电子的平均透射概率明显高于单量子环,即使再加上外加磁场的影响,透射概率较高这一特征依然存在;双量子环所含的δ势垒具有阻碍自旋电子输运的作用,随δ势垒强度Z的增大透射概率 关键词： 双量子环 Rashba自旋轨道耦合 透射概率 δ势垒')" href="#">δ势垒     

Rashba自旋-轨道相互作用影响下量子盘中强耦合磁极化子性质的研究

本文基于Lee-Low-Pines幺正变换法,采用Tokuda改进的线性组合算符法研究了Rashba自旋-轨道相互作用效应下量子盘中强耦合磁极化子的性质.结果表明,磁极化子的相互作用能Eint的取值随量子盘横向受限强度ω0、外磁场的回旋频率ωc、电子-LO声子耦合强度α和量子盘厚度L的变化均与磁极化子的状态性质密切相关;磁极化子的平均声子数N随ωc,ω0和α的增加而增大,随L的增加而振荡减小;在Rashba自旋-轨道相互作用效应影响下磁极化子的有效质量将劈裂为m*+,m*-两种,它们随ωc,ω0和α的增加而增大,随L的增加而振荡减小;在研究量子盘中磁极化子问题时,电子-LO声子耦合和Rashba自旋-轨道相互作用效应的影响不可忽略,但Rashba自旋-轨道相互作用和极化子效应对磁极化子的影响只有在电子运动的速率较慢时显著.     

Conductance Oscillations in Spin Field-Effect Transistors

Ballistic spin transport in spin field-effect transistors is studied by taking into account the Rashba spinorbit coupling, interracial scattering, and band mismatch. It is shown that the spin conductance oscillation with the semiconductor channel length is a superimposition of the Rashba spin precession and spin interference oscillations. They have different oscillation periods π/κR and π/κ with κR the Rashba wavevector and κ the Fermi wavevector of the semiconductor channel, and play different parts of slow and rapid oscillations, depending upon the relative magnitude of π/κR and π/κ. Only at κ = κR does the spin conductance exhibit oscillations of a single period. Two types of different behaviors of the tunnelling magnetoresistance are discussed.