CoFe/Al2O3/NiFe磁性隧道结的研究

利用离子束溅射技术制备了Ta/CoFe/Al2 O3 /NiFe磁性隧道结 ,研究了它的磁化曲线、磁电阻特性、伏安特性 ,发现它具有明显的巨磁电阻效应 .在研究电流与电压、电流与电阻特性中 ,发现了电流增大到 2 5 μA左右时隧道结呈现伪击穿现象的畸变输运行为 ,还分析了自旋相关散射对电流输运的影响     

含磁性非磁性金属插入层磁隧道结的隧穿特性研究

讨论了一种新型FM1/NM/FM/I/FM2磁性隧道结,该隧道结结构可获得高质量的I层,从而具有重要的应用价值.利用Slonezewski的自由电子模型和转移矩阵方法,对这种隧道结中的隧穿电导(TC)和隧穿磁电阻(TMR)与NM、FM层的厚度以及和势垒高度的关系进行了研究.同时还通过和FM1/NM/I/FM2型隧道结的相应结果的比较讨论了FM层在FM1/NM/FM/I/FM2磁性隧道结中的作用.     

广义测不准关系对电子自旋极化输运性质的影响

基于广义测不准关系下的量子理论,研究了电子在FM/FI/FM构成的磁性隧道结中的输运过程中隧穿电导随两铁磁层磁矩与势垒分子场夹角的变化趋势。结果表明广义测不准关系下得到的隧穿电导的值与通常量子理论有很大不同,隧穿磁阻的最小值大于通常量子理论的结果,同时在分子场夹角θ1=0,θ2=π和θ1=π,θ2=0处,隧穿磁阻的值小于通常量子理论的值。     

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/Al2O3/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－I特性研究了隧道结两层电极之间电子输运的自旋偏振隧穿效应以及结电阻与零场结偏压的关系。     

正常金属/绝缘层/s波超导隧道结中的隧道谱

以方势垒描述绝缘层,考虑正常金属区域的杂质散射,运用Bogoliubov-deGennes(BdG)方程和Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)理论,对正常金属/绝缘层/s波超导隧道结(NIS结)中的隧道谱作进一步研究.研究表明:(1)在U0>EF的情况下,微分电导随绝缘层宽度的增加而衰减,偏压不同,衰减的程度不同;(2)衰减能压低能隙电导峰;(3)较小的杂质散射即能在隧道谱的零偏压凹陷峰中感应出一小峰.     

具有有限铁磁层厚度的磁性双隧道结中的隧穿电导和磁电阻

在FM／I／NM／I／FM磁性双隧道结研究的基础上，进一步考虑了外加有限厚的非磁金属(NM)覆盖层的情况，这时磁性双隧道结的结构变为NM／FM／I／NM/I／FM／NM。此处，FM、I和内NM都具有有限厚度。而在理论处理中，外NM被看做是无限厚的，对FM厚度于磁性双隧道结中自旋极化电子输运性质(特别是隧穿磁电阻)的影响做了研究。用Slonczewski近自由电子模型所得到的计算结果表明，附厚度的变化会引起隧穿电阻和隧穿磁电阻振荡；当FM厚度取适当值时，会得到比FM/I／NM／I／FM更大的隧穿磁电阻。     

正常金属—绝缘层—无序层—s波超导结中的隧道谱与散粒噪声

考虑到无序层中的体杂质散射以及绝缘界面层的粗糙散射,运用Bogoliubov-de Gennes(BdG)方程和Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)理论模型,计算正常金属-绝缘层-无序层-s波超导隧道结系统的微分电导、平均电流和散粒噪声功率,研究表明,无序层中的杂质散射和粗糙界面散射都能抑制系统的微分电导、平均电流和散粒噪声功率。     

正常金属—绝缘层—d波超导结中的隧道谱与散粒噪声

在正常金属-绝缘层-d波超导隧道结中，考虑到绝缘层的势垒散射效应，运用Bogoliubov-de Gennes方程和Blonder-Tinkham-Klapwijk理论模型，计算系统的微分电导和散粒噪声随偏压的变化关系，研究表明，绝缘层的势垒高度与绝缘层的厚度都能使：（1）零偏压电导峰变得尖锐；（2）微分散粒噪声的峰位置向零偏压处位移；（3）散粒噪声功率与平均电流的比值随绝缘层厚度与高度的增大在大偏压下趋于2e值。     

P型重掺杂硅薄膜及其在叠层电池隧道结中的应用

本文采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法沉积出不同掺杂浓度的硅薄膜.利用原子力显微镜(AFM),IR和Raman散射等手段对硅薄膜的微结构进行了研究.通过测试薄膜的暗电导和激活能,对硅薄膜的电学特性进行了分析.为提高隧道结的复合速率,在隧道结的N层、P层之间插入不同掺杂浓度的硅薄膜做复合层,并测试了隧道结的电流-电压特性和透光性.实验结果表明:随着掺杂气体比例R(B2H6/SiH4)的增加,硅薄膜逐渐由微晶硅转变为非晶硅,薄膜的微结构和电学特性随之改变.隧道结复合层的最佳掺杂气体比例R=0.04,在该条件下的薄膜是含有少量品粒的非晶硅.使用该复合层的隧道结具有阻抗小、接近欧姆接触、光吸收少等优点.     

电极距离和外部电压对“金／有机分子／金”三明治型隧道结的电子传输特性影响

以“金／1,4-二氰基甲苯分子(C6H4(CN)2)／金”隧道结为研究对象,从第一性原理出发,计算了电极距离和外部电压2个因素对隧道结电子隧穿特性的影响。隧道结的开启电压随电极距离的变化不是单调的,从1.278nm到1.298nm,开启电压减小;从1.298nm到1.398nm,开启电压增大。外部电压导致界面处的电荷积累会阻碍电子的隧穿。理论计算的电流、电导曲线和实验曲线符合较好。     

基于C纳米管的磁滞隧穿结的自旋输运

文章利用基于密度泛函的第一性原理和格林函数相结合的方法研究了由铁磁性原子（Fe）填充（3,3）C纳米管构成的磁滞隧穿结的自旋输运性质.研究表明,当两导线磁矩平行和反平行时,通过系统的自旋流是不同的,从而导致隧穿磁电阻效应（TMR）.随着偏电压增加,TMR减小,甚至出现负的TMR,文章利用Jullier模型对此给出物理解释.     

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。     

NM/FS1/FS2/NM结的隧穿电导和隧穿磁电阻

利用平均场近似和转移矩阵方法,对NM/FS1/FS2/NM结(NM为非磁金属,FS1和FS2为铁磁半导体层)的隧穿磁电阻(TMR)与FS层厚度及Rashba自旋轨道耦合的关系进行了研究.结果表明NM/FS1/FS2/NM结中TMR值随半导体层厚度的改变发生周期性变化,选择适当的半导体层的厚度和Rashba自旋轨道耦合系数可以得到大的TMR值.     

高效GaAs/Si叠层电池设计优化

模拟一种高效GaAs/Si两结叠层电池结构,将硅材料作为叠层电池的一个底电池利用起来,拓展光谱吸收.分别讨论了隧穿结和子电池对叠层电池的影响,结果表明薄的GaAs隧穿结可以获得高效率的叠层电池,1.05μm厚的顶电池基区是子电池电流匹配的最优条件,厚的底电池有助于叠层电池效率的提高.优化后的叠层电池在一个太阳,AM l.5G光照条件下,效率可达到43.86％,其相应的开路电压Voc=1.76 V,短路电流密度Joc=28.64 mA/cm2,填充因子FF=87.25％,该设计为硅基高效太阳能电池的制备提供理论参考.     

Ni80Fe20/Al2O3/Ni80Fe20隧道结的TMR特性

采用离子束溅射和磁控溅射技术制备了Ni80Fe20 Al2O3 Ni80Fe20磁性隧道结.控制样品上下铁磁层的厚度,研究了不同铁磁层厚度对样品隧道结磁电阻效应的影响.结果表明,磁电阻随着铁磁层的厚度变化而振荡.     

FM/I/FM隧道结中的隧穿时间

在相位时间定义的基础上,研究了铁磁金属-绝缘体-铁磁金属一维磁性隧道单结的隧穿时间随两铁磁层磁矩之间夹角,势垒宽度和电子入射能量的变化.研究结果表明隧穿时间随电子的入射能的增大而减小,在低能区隧穿时间随入射能的增加呈指数减小,而在高能区减小的趋势变缓和;两铁磁层磁化强度方向呈平行排列和反平行排列时的隧穿时间的差值在低能区随入射能的增加呈指数增加,但在高能区趋于零.另外隧穿时间随着势垒宽度的增加而呈线性增长.     

磁性隧道结自旋极化电子隧穿的温度特性

基于自由电子模型，研究了铁磁金属／绝缘体（半导体）／铁磁金属（ＦＭ／Ｉ（Ｓ）／ＦＭ）隧道结自旋极化电子隧穿的温度特性。从结论可以定性地解释有关的实验现象。     

外场中超导体/半导体/超导体结的直流Josephson电流

当外加磁场时,超导体/半导体/超导体结的临界电流受外加磁场的影响.超导结的临界电流与磁场的曲线非常类似于单色光在单狭缝衍射的夫琅和费图样.在未考虑外加磁场的超导体/半导体/超导体结的临界电流的基础上,进一步对外加磁场的情形进行了研究.