双势垒磁性隧道结中量子阱共振隧穿效应的第一性原理理论

磁性隧道结材料中自旋相关的量子阱态所导致的共振隧穿现象具有很重要的研究和应用价值.文章介绍了最近在Fe(001)/MgO/Fe/MgO/Fe双势垒磁性隧道结中存在的量子阱共振隧穿效应的理论研究工作.通过量子阱态的第一性原理的计算以及结合对中间Fe薄膜孤岛结构所导致Coulomb阻塞效应的分析,证实了最近Nozaki等人(NozakiTetal.Phys.Rev.Lett.,2006,96:027208)实验中得到的振荡效应确实来源于中间Fe层多数自旋电子在Γ点处形成的Δ1对称性的量子阱态.Coulomb阻塞效应的存在正是导致实验中低温下量子阱共振隧穿效应不够明显的主要原因.

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.