自旋反转效应对铁磁/绝缘层/铁磁结中的隧道磁电阻的影响

考虑到自旋反转效应,用量子力学隧穿方法,计算铁磁/绝缘层/铁磁结中的隧道磁电阻。

正常金属─铁磁绝缘层─S波超导结中的磁散射对量子输运的影响

】在正常金属铁磁绝缘层Ｓ波超导隧道结中，考虑到铁磁层的磁散射和粗糙界面散射，运用Ｂｏｇｏｌｉｕｂｏｖ－ｄｅ－Ｇｅｎｎｅｓ（ＢｄＧ）方程和Ｂｌｏｎｄｅｒ－Ｔｉｎｋｈａｍ－Ｋｌａｐｗｉｊｋ（ＢＴＫ）理论模型，计算隧道结中的准粒子输运系数和微分电导。计算表明：（１）粗糙界面散射和磁散射都能使能隙电导峰变低、零能凹陷升高，随着两散射逐渐增强，还可使能隙峰变为凹陷，零能凹陷变为宽峰；（２）当铁磁层离开超导表面有若干相干长度时，隧道谱中将呈现一些子能隙谐振峰。

铁磁体/绝缘体(半导体)/铁磁体型隧道结中的层间交换耦合

基于自由电子模型,本文研究了由非金属中间层隔开的两铁磁体之间的层间交换耦合。其中特别注意到了铁磁层厚度dFM 及费密面随磁化排列的变化对层间耦合的影响。结果发现:(1)dFM 的变化会导致层间交换耦合(IEC)出现两种不同的特征,一种是随着中间层厚度的增加,IEC有振荡行为;另一种是其指数衰减行为;(2)作为dFM 的振荡函数,IEC表现出多个周期和一个负的非振荡项;(3)传导电子的费密能会随着两铁磁体的磁化排列变化而稍有变化,进一步地,这种变化与IEC有着某种程度的关联。

铁磁/正常/铁磁结调制的拓扑绝缘体薄膜表面输运性质（英文）

研究了拓扑绝缘体薄膜表面态在铁磁/正常/铁磁结调制下的电子自旋相关输运.发现由于交换场与杂化带隙的竞争而产生量子相变,在结无门电压时电导行为类似于自旋阀,加门电压后为自旋场效应管.有趣的是,无门电压且交换场能是杂化带隙的两倍时出现一个电导平台,磁阻比率可达100%.

以铁磁绝缘体和铁磁半导体为势垒层的隧道结中的隧穿时间与自旋极化率

基于Winful的隧穿时间模型,对普通金属/铁磁绝缘体/普通金属(NM/FI/NM)、普通金属/铁磁半导体/普通金属(NM/FS/NM)2种隧道结中的隧穿时间(居留时间和相位时间)和自旋极化率进行了研究.NM/FI/NM结中隧穿电子的自旋极化源于FI层的自旋过滤效应.而NM/FS/NM结中隧穿电子的自旋极化则源于FS层中磁性和Rashba自旋轨道耦合效应的共同作用.计算结果表明:在NM/FI/NM隧道结中,随着铁磁绝缘体层势垒厚度的增加,自旋极化率变化逐渐增加到趋于饱和并始终保持为正值.与之相应的自旋上下电子的居留时间和相位时间也随着增加,但自旋向下电子的隧穿时间总是大于自旋向上电子.铁磁绝缘体层中分子场的增加会导致自旋极化率逐渐增大并始终为正,相应的自旋向下电子的居留时间和相位时间总是大于自旋向上电子,但自旋向上电子的时间逐渐增加而自旋向下电子则相应减少.铁磁绝缘层势垒高度的变化会导致自旋极化率从负到正的转变.当自旋极化率为负时,相应的自旋向上电子的隧穿时间大于自旋向下电子的隧穿时间.在NM/FS/NM结中,由于Rashba自旋轨道耦合作用,自旋向上电子和自旋向下电子的隧穿时间随铁磁半导体层的厚度、分子场和Rashba耦合系数的变化呈现出周期性振荡变化的趋势.与之相应的自旋极化率从正到负,也呈周期性的振荡变化.但当自旋向下电子的隧穿时间大于自旋向上电子的时候,极化率为负,反之为正;这个结果和NM/FI/NM隧道结中的情况刚好相反.

铁磁/绝缘体/铁磁异质结中自旋极化电子的隧穿概率和隧穿时间

在群速度概念的基础上,研究了自旋电子隧穿通过铁磁/绝缘体/铁磁异质结中的隧穿概率和隧穿时间.研究结果表明:不同自旋方向的电子其隧穿概率和隧穿时间不仅与绝缘体长度和入射电子能量有关,而且强烈地依赖于两端铁磁层夹角的变化.当两铁磁层中磁矩取向反平行时,不同自旋方向的电子隧穿概率相同;而在两磁矩取向垂直时,不同自旋方向的电子隧穿时间相等.除此之外,不同自旋方向的电子无论是隧穿概率还是隧穿时间都呈明显的分离现象.

铁磁金属/绝缘体/铁磁半导体/普通金属(FM/I/FS/NM)磁性隧道结中的隧穿磁电阻效应

在已有的单自旋过滤磁性隧道结铁磁金属/绝缘体/铁磁绝缘体/普通金属(FM/I/FI/NM)研究的基础上,将其中的铁磁绝缘层(FI)换为铁磁半导体层(FS),研究了铁磁金属/绝缘体/铁磁半导体/普通金属(FM/I/FS/NM)磁性隧道结中的隧穿磁电阻(TMR)现象.结果表明:由于FS层中的自旋过滤效应和Rashba自旋轨道耦合的影响,FM/I/FS/NM结可以在FS层厚度较大的情况下获得非常大的TMR值,从而避免已有的FM/I/FI/NM单自旋过滤结(FI表示铁磁绝缘层)中TMR随FI层厚度增加而下降所导致FI层不能做的太厚带来的制备上的困难.同时,计算结果还显示,FM/I/FS/NM结的TMR随铁磁半导体层FS的厚度,FS层中的Rashba自旋轨道耦合强度和分子场的变化呈振荡变化,随绝缘层I厚度的增加呈饱和趋势.

外加磁场对含双δ势垒的铁磁/半导体/铁磁异质结中自旋输运和散粒噪声的影响

研究了外磁场存在时,含双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散粒噪声,讨论了量子尺寸效应和Rashba自旋轨道耦合效应.研究结果表明:不同自旋取向的电子隧穿异质结时,透射概率和散粒噪声随半导体长度的变化特性是作等幅振荡;外加磁场和Rashba自旋轨道耦合强度的增强都会加大透射概率和散粒噪声的振荡频率;外加磁场角度的改变会改变散粒噪声的振荡频率;双δ势垒的存在增大了自旋电子透射概率的振幅.

Al-Al_2O_3-铁磁金属隧道结界面的表征(英文)

用梯形势垒模型计算偏置Al Al2 O3 铁磁金属 (Fe ,Co ,Ni和Ni80 Fe2 0 )隧道结的I V曲线 ,通过与结在 77K温度下的实验I V曲线拟合决定了结的势垒参数 .拟合结果表明 ,对于上电极为不同铁磁金属的 4种结 ,Al Al2 O3 界面处的势垒高度差别很小 ,而Al2 O3 Fe ( Co , Ni, Ni80 Fe2 0 )界面处的势垒高度以及势垒宽度则分别为 1 72eV ,1 76eV ,1 86eV ,1 6 9eV以及 1 7 6 0 ,1 1 2 2 ,1 2 2 8 ,1 3 4 0 .势垒高度和宽度因铁磁金属上电极不同而改变的现象可归因为铁磁金属原子向Al2 O3 势垒层渗透 ,以及在界面区域铁磁金属原子与Al2 O3 的氧化反应导致附加氧化势垒层的形成 .

铁磁-d波超导结中的自旋极化隧道谱

考虑到铁磁层中准粒子输运的自旋极化效应以及 d波超导表面时间反演对称态的破缺效应 ,在 Blonder-Tinkham-Klapwijk散射理论框架下 ,研究铁磁 -d波超导隧道结中的隧道谱 ,所得结果能展示一些新奇特征 。

铁磁/半导体异质结材料MnSb/Si的物理气相沉积生长

采用一种新的生长铁磁 /半导体异质结材料的方法——物理气相沉积方法生长了一种铁磁 /半导体异质结材料 Mn Sb/Si.对所获得的样品进行特征 X射线能谱分析表明 Mn和 Sb在 Si衬底上的沉积速率相近 ,它们的原子百分数之比接近 1∶ 1.X射线衍射分析发现薄膜中形成了 Mn Sb相 ,样品在室温下测出磁滞回线也从侧面验证了存在 Mn Sb相 .用原子力显微镜对样品的表面进行观察 ,发现 Mn Sb呈有规则形状的小晶粒状 ,晶粒大小比较均匀 ,尺寸大多数在 5 0 0 nm左右 .

铁磁/铁磁/超导结中的量子干涉效应对准粒子输运的影响

通过求解Bogoliubov-deGennes方程,利用推广的Bonder-Tinklam-Klapwijk方法,计算铁磁/绝缘层/铁磁/绝缘层/超导结构中的微分电导(G)和散粒噪声(S)。研究发现系统中的微分电导和散粒噪声都随中间铁磁层厚度作两种不同周斯的振荡,其中通过增强铁磁材料中的交换劈裂和铁磁/超导界面的势垒强度,短周期分量可从长周期中分离出来,反之通过降低铁磁层中的交换劈裂和铁磁/超导界面的势垒强度,长周期分量可从短周期中分离出来,这一结果表明G和S中的两种不同周期的振荡分量分别来自入射电子与铁磁/超导界面处的Andreev反射和正常电子反射的量子干涉效应。

与铁磁体耦合的分子结中电流生热性质研究

研究与两个铁磁导体耦合的分子结中电流的生热性质.发现当分子结的能级为零时,电流和热流在不同电压下随着两个铁磁体磁化强度的增加而单调变小.当两个铁磁体的磁化方向相互反平行时,电子的入射和透射隧穿速率随磁化强度的增大而变得相差更大,从而使得电流和热流被抑制的趋势更为明显.当电压取固定值时,电流和热流在不同的分子结能级条件下随着铁磁体磁化强度的增大而变小.同样地,当两个铁磁体的磁化方向为反平行时,电流和热流被抑制的趋势更为明显.

铁磁体/有机体/铁磁体三明治结构的隧穿磁电阻

对铁磁体/有机体/铁磁体三明治结构的隧穿磁电阻进行了研究.考虑有机层对自旋的过滤作用,用Slonczewsk i自由电子理论模型计算了不同的隧穿势垒下在高自旋过滤因子和低自旋过滤因子两种情况隧穿磁电阻随有机层厚度的变化.计算结果供设计新的有机自旋电子器件参考.

反铁磁Cr插入层对CoFe/MgO/CoFe磁性隧道结的隧穿磁电阻的影响

利用基于密度泛函理论和非平衡态格林函数的第一性原理计算研究了CoFe/MgO/CoFe磁性隧道结的隧穿磁电阻效应.给出了该隧道结隧穿磁电阻与偏压的依赖关系,并计算了平行结构与反平行结构相应的I-V特性曲线和传输谱.通过在一侧电极与势垒层之间插入反铁磁金属Cr层,观察到了隧穿磁电阻、电导随插入层Cr层数增加发生衰减和2个原子层周期的振荡现象,这主要是由于Cr拥有反铁磁结构,在Cr/MgO界面形成了与Cr磁矩取向相关的界面散射.

退火效应增强铁磁异质结太赫兹发射实验及机理

系统研究了退火效应对飞秒激光脉冲驱动的基于钴铁硼/重金属异质结辐射太赫兹波的影响.通过对发射样品进行退火处理,在钨/钴铁硼结构中观察到三倍增强的太赫兹波辐射,而铂/钴铁硼结构中太赫兹波的强度也获得了双倍提升.通过太赫兹时域光谱系统对异质结样品的透射测量和四探针法电阻率测量实验,验证了退火效应的主要机理可能源于材料结晶引起的热电子平均自由程增加,以及材料对太赫兹波的吸收降低.本研究不仅加深了对自旋太赫兹辐射机理的理解,而且为研制高性能太赫兹辐射源及其应用有一定的贡献.

Fe_(3)O_(4)/Au单晶异质结的磁各向异性研究

基于铁磁/重金属异质结结构的纯自旋流电子器件具有低功耗、非易失性等优点,是当前自旋电子学研究的核心内容。该文利用超导量子干涉仪以及铁磁共振测量系统等手段,对分子束外延法生长的铁磁/重金属异质结Fe_(3)O_(4)/Au单晶薄膜的静态及动态磁性能进行了系统研究。研究表明,随薄膜厚度的增加,Fe_(3)O_(4)的单轴磁各向异性逐渐减小而磁晶各向异性逐渐增强。Au覆盖层的引入有助于单晶超薄膜的晶格弛豫,进而有效增强了Fe_(3)O_(4)的磁各向异性。该研究为铁磁/重金属异质结的构建提供了新的思路,有望推动其在纯自旋流电子器件中的实用化进程。

有限温度下石墨烯上铁磁超导隧道结中微分电导的研究

利用推广的Blonder-Tinkham-Klapwijk理论研究讨论了石墨层上铁磁体/p波超导体隧道结中准粒子输运过程,计算了结的微分电导.研究结果表明,有限温度下,α=0时电导峰对应的偏压位置在e V=Δ0处,而α=2π/3时,电导峰对应的偏压位置移动到e V=0.5Δ0附近.磁交换能Eh<EF时,微分电导随着磁交换能的增强而降低,在Eh=EF时微分电导为最小,Eh>EF时微分电导随着磁交换能的增强而升高,微分电导随温度的增大而减小.

外电场下有限厚铁磁层隧道结中的隧穿磁电阻

在两带模型的基础上，计算了外电场下有限厚铁磁层隧道结中的隧穿磁电阻（ＴＭＲ）．结果发现：隧穿磁电阻不仅随铁磁层厚度变化而振荡，而且在适当条件下能够达到相当大的值；尽管外电场引起了隧穿磁电阻振荡的周期、位相和振幅的变化，但振荡的特征以及ＴＭＲ随两个铁磁层磁化矢量夹角的单调变化现象并没有因外电场的加入而改变．

纳米相铁磁多层膜特性分析

用高真空多靶离子束溅射沉积技术制备Fe/Al2 O3 /Fe隧道结样品 ,观测和分析了“三明治”结构的双Hc磁滞特性 .通过样品的V