Rashba自旋轨道耦合对NM/FS/I/FS/NM双自旋过滤隧道结中自旋相关输运的影响

基于转移矩阵方法和量子相干输运理论,研究了含两铁磁半导体层的双自旋过滤磁性隧道结(NM/FS/I/FS/NM,NM表示非磁金属,FS表示铁磁半导体,I表示绝缘层)中的Rashba自旋轨道耦合与自旋相关隧穿现象和隧穿磁电阻(TMR)效应之间的关系.研究结果表明:当左右两FS层的Rashba自旋轨道耦合强度相等时可得到最大的正TMR,而不等时可得到大的负TMR;在绝缘层厚度达到一定值后,双自旋过滤结可以获得稳定TMR,其正负和两FS层Rashba自旋轨道耦合强度的相对大小有关.     

铁磁/半导体/铁磁异质结构的自旋极化输运

采用相干量子输运理论和传递矩阵方法,研究了具有不同自旋指向的极化电子渡越铁磁/半导体/铁磁异质结构的隧穿几率和自旋极化率.研究表明,隧穿几率和自旋极化率随半导体长度的改变发生周期性变化、随Rashba自旋轨道耦合强度的改变发生准周期变化,并且在2铁磁电极中磁矩取向平行时;选择适当的半导体的长度和Rashba自旋轨道耦合强度可以得到较大的自旋极化率.     

四终端铁磁/半导体/铁磁异质结的自旋输运性质

提出了含有δ势垒的四终端铁磁/半导体/铁磁异质结模型,研究了该模型透射概率的性质.结果表明:透射概率随半导体长度的增加产生周期性振荡,且与δ势垒强度及电子的自旋方向相关,Rashba自旋轨道耦合强度、外磁场对透射概率均有影响.     

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.     

铁磁/半导体/铁磁隧道结中的隧穿磁电阻

采用相干量子输运理论和传递矩阵方法研究了具有不同自旋指向的极化电子渡越铁磁/半导体/铁磁隧道结的隧穿几率和隧穿磁电阻。研究表明隧穿几率和隧穿磁电阻随半导体长度的改变发生周期性变化、随Rashba自旋轨道耦合强度的改变发生准周期变化,并且在两铁磁电极中磁矩取向平行时,选择适当的半导体的长度和Rashba自旋轨道耦合强度可以得到较大的隧穿磁电阻。     

铁磁半导体/半导体/铁磁半导体异质结中光子辅助量子输运特性

基于有效质量近似和Floquet理论,考虑自旋-轨道耦合和外场驱动作用下,研究铁磁半导体/半导体/铁磁半导体异质结中的量子输运特性.结果表明自旋-轨道相互作用不仅使自旋发生翻转,而且束缚态能级发生劈裂,从而使电导率中出现两个Fano共振峰.势阱两边的磁化强度以及两边磁化强度之间的夹角对自旋翻转和共振位置具有调制作用.     

双势垒磁性隧道结中电子的自旋极化输运

 采用相干量子输运理论和传递矩阵方法,数值计算了两端具有铁磁接触的双势垒异质结构(F/DB/F)中自旋相关的隧穿几率和自旋极化率。结果表明,隧穿几率和自旋极化率随阱宽的增加发生振荡周期不随垒厚变化的周期性振荡;Rashba自旋轨道耦合强度的增加加大了隧穿几率和自旋极化率的振荡频率;隧穿几率和自旋极化率的振幅和峰谷比强烈依赖于两铁磁电极中磁化方向的夹角。与铁磁/半导体/铁磁（F/S/F）磁性隧道结中的结果相比,发现垒厚的增加增大了隧穿几率和自旋极化率的峰谷比,自旋极化率的取值明显增大,并具有自旋劈裂和自旋翻转现象出现。     

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,我们研究了铁磁金属／绝缘体（半导体）／铁磁金属隧道结自旋极化电子隧穿的温度特性。从我们的结论可以定性地解释有关的实验现象。     

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。     

铁磁/有机系统的自旋扩散漂移性质研究王

基于自旋扩散漂移方程和欧姆定律, 理论研究了电场对铁磁/有机半导体界面的电流自旋极化性质的影响. 考虑到有机半导体内特殊的载流子以及电场对其自旋扩散长度的影响, 计算了界面处的电流自旋极化率. 结果表明, 高电场可以使界面处的电流自旋极化率得到有效提高. 同时还进一步研究了电场下有机半导体中极化子比率、自旋相关界面电阻等因素对电流自旋极化的影响.     

铁磁/有机系统的自旋扩散漂移性质研究

基于自旋扩散漂移方程和欧姆定律,理论研究了电场对铁磁/有机半导体界面的电流自旋极化性质的影响.考虑到有机半导体内特殊的载流子以及电场对其自旋扩散长度的影响,计算了界面处的电流自旋极化率.结果表明,高电场可以使界面处的电流自旋极化率得到有效提高.同时还进一步研究了电场下有机半导体中极化子比率、自旋相关界面电阻等因素对电流自旋极化的影响.     

Current-induced domain-wall switching in a ferromagnetic semiconductor structure

Magnetic information storage relies on external magnetic fields to encode logical bits through magnetization reversal. But because the magnetic fields needed to operate ultradense storage devices are too high to generate, magnetization reversal by electrical currents is attracting much interest as a promising alternative encoding method. Indeed, spin-polarized currents can reverse the magnetization direction of nanometre-sized metallic structures through torque; however, the high current densities of 10(7)-10(8) A cm(-2) that are at present required exceed the threshold values tolerated by the metal interconnects of integrated circuits. Encoding magnetic information in metallic systems has also been achieved by manipulating the domain walls at the boundary between regions with different magnetization directions, but the approach again requires high current densities of about 10(7) A cm(-2). Here we demonstrate that, in a ferromagnetic semiconductor structure, magnetization reversal through domain-wall switching can be induced in the absence of a magnetic field using current pulses with densities below 10(5) A cm(-2). The slow switching speed and low ferromagnetic transition temperature of our current system are impractical. But provided these problems can be addressed, magnetic reversal through electric pulses with reduced current densities could provide a route to magnetic information storage applications.     

铁磁体/共振隧穿二极管复合器件中的自旋注入研究

本文在共振遂穿二极管（RTD）的基础上引入自旋,研究了这种铁磁体（FM）/RTD复合结构中的自旋输运行为。结果表明：器件的自旋极化率随着费米能呈现类周期性振荡;这种振荡行为还与器件的尺寸有关系,随着RTD厚度减小,峰宽增大。该器件中的自旋极化率最大可达到近40%。器件的自旋相关电子输运行为还可以通过外加偏压进行调控。     

纳米级自旋分离的铁磁共振成像研究

自旋间的相互作用力对原子级别纳米构造体磁性质的理解是极为重要的.磁交换力显微镜(MExFM)是测量原子磁矩相互作用力的一种创新手段,但是这种手段不能分离表面形貌和自旋信息.我们提出的铁磁共振磁交换力显微镜(FMR-MExFM)实现了磁性材料表面的磁交换力信息和表面形貌信息的分离.为了充分利用铁磁共振效应,高效率的微波照射机构是极为重要的一项.在本研究中,通过照射机构的仿真和优化设计得到了微波在同轴电缆间的衰减、照射机构直径以及同轴电缆-探针距离之间的关系,同时得到了最优化的实验条件,在此基础上提高了铁磁共振检测的灵敏度.运用改进后的FMR-MExFM,成功地完全分离了磁性信息和表面结构信息,实现了磁性信息N极和S极的180°的相位差.本研究对FMR-MExFM的开发、磁信息检测具有重要的作用.     

Transport dynamics analysis in ferromagnetic heterojunction using Raman spectroscopy and magnetic force microscopy

The ZnO/La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3 thin fi lm was epitaxially fabricated on La Al O3(100) by pulse laser deposition.The Raman scattering on the single layer La Sr Mn O and junction ZnO/La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3 was investigated in a giant softening by 490 cm~(-1)John-Teller, 620 and 703cm~(-1) optical phonon modes. The Raman spectra La Sr Mn O and ZnO/La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3 were observed with distinct features, i.e., the thickness was in dependent of frequency and intensity. The dynamics results showed that the spin–orbital coupling was caused by anomalies tilt of Mn O6 octahedron. The LSMO/Zn O junction exhibited excellent junction positive magneto-resistance behavior in the temperature range of 77–300 K. The kinetic energy gain was achieved by orbital competition, strong crystal fi eld and charge order of energy band splitting. The transport orbits were in the environment of the ferromagnetic-orbital ordering. The structures of barriers could be adjusted by junction interface and domain boundary condition in terms of the presence of spin–orbital fl uctuating.