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。     

铁磁/半导体/铁磁异质结中的自旋输运

在群速率概念的基础上,讨论了自旋极化电子的隧穿系数和渡越时间与半导体层厚度、Rashba自旋轨道耦合强度以及两磁性铁磁体中磁矩夹角之间的关系。结果表明:不同自旋取向的电子在隧穿铁磁/半导体/铁磁三明治异质结过程中,隧穿系数表现出振荡特性,而渡越时间则表现出明显的分离特性。     

多通道铁磁纳米线中的自旋极化和磁电阻

利用散射矩阵理论,研究了多通道纳米线结构中的量子化电导、自旋极化和弹道磁电阻.结果表明:在铁磁排列时,自旋简并解除,量子化电导以e2/h为单位变化,自旋极化率可以达到33%;随着纳米线宽度的减小,弹道磁电阻增长迅速;当线细到只有一种自旋态电子通过时,磁电阻达到无穷大,其自旋极化率为100%.     

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/绝缘体/铁磁隧道结中的自旋流

考虑粗糙界面散射和自旋翻转,运用Slonczewsik模型,我们研究了铁磁/绝缘体/铁磁中的磁性隧穿,得到自旋电流密度表达式.在界面势垒比较低时,自旋电流受随粗糙界面散射和自旋翻转的强度改变明显.     

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.     

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,计算结果表明自旋反转使铁磁/绝缘层/铁磁结中的隧道磁电阻减小.     

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.     

非磁金属中间层对磁性隧道结磁电阻效应的影响

用自由电子近似方法对具有非磁金属中间层的磁性隧道结的磁电阻进行了研究，从理论上讨论了非磁金属中间层对磁电阻的影响。数值计算结果表明，当外加偏压不同时非磁金属中间层的作用是不同的。在外加电压使电子从非磁金属中间层穿过势垒的情况下，非磁金属中间层的变厚可以增强隧穿磁电阻效应。这一性质可以用于磁性隧道结的优化。     

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.     

铁磁/绝缘层/有机半导体/铁磁多层膜隧道结的隧穿磁电阻的温度和偏压特性研究

采用Slonczewski的近自由电子模型, 利用转移矩阵的方法, 研究了铁磁/绝缘层/有机半导体/铁磁隧道结的自旋极化载流子隧穿的温度和偏压特性. 计算了T=4 K和T=300 K时, 隧穿磁电阻(Tunneling Magnetic Resistance, TMR)随偏压的变化关系, 同时还研究了零温时在有限偏压下隧穿磁电阻TMR与绝缘层厚度、有机半导体层厚度以及铁磁/有机半导体界面势垒U的变化关系. 我们的计算结果较好地解释了有关的实验 结论.     

铁磁/超导多层结构中的自旋三重配对

通过自洽求解Bogoliubov-de Gennes方程研究了具有非共线界面磁矩的铁磁-超导-铁磁多层结构中的自旋三重配对,发现非共线磁矩可以在界面区域引起一个自旋倒易散射。该散射能够将超导体中的自旋单重对转化为铁磁体中自旋相同的三重对。当超导两侧铁磁体的磁矩结构对称时,自旋相同的三重对可以分别在超导和铁磁区域的局域态密度中引起一个尖锐的零能电导峰。当铁磁体的磁矩反对称时,两侧铁磁体之间将会发生交错Andreev反射并形成自旋单重对,从而在局域态密度的零能电导峰中心产生一个明显的凹陷。局域态密度的这些特征可以通过实验测量微分电导谱加以验证。     

化学反应对半金属CrO2颗粒表面势垒影响的研究

介绍了一种有效的方法，通过强氧化剂KMnO4与半金属CrO2颗粒表面的Cr2O3绝缘层反应，系统地研究了不同表面势垒性质的CrO2颗粒电磁性能．实验结果表明，随着化学反应时间的增加，电阻率出现显著的下降，比磁化强度σ在反应时间为10min时出现极大值．通过XRD、XPS对处理后样品晶格结构及表面成分的分析，表明经KMnO4反应后，CrO2颗粒表面Cr2O3绝缘层被有效地去除了．同时，为改善CrO2颗粒表面性质提供了有效的实验途径．     

Spin injection in a ferromagnet/resonant tunneling diode heterostructure

The spin transport property of a ferromagnet (FM)/insulator (Ⅰ)/resonant tunneling diode (RTD) heterostructure was studied. The transmission coefficient and spin polarization in a multilayered heterostructure was calculated by a Schrödinger wave equation. An Airy function formalism approach was used to solve this equation. Based on the transfer matrix approach,the transmittivity of the structure was determined as a function of the Feimi energy and other parameters. The result shows that the spin polarization induced by the structure oscillates with the increasing Fermi energy of the FM layer. While the thickness of the RTD is reduced,the resonant peaks become broad. In the heterostructure,the spin polarization reaches as high as 40% and can be easily controlled by the external bias voltage.     

铁磁/反铁磁多层膜中纵向和垂直交换偏置

对于坡莫合金／CoO和坡莫合金／FeMn多层膜,无论是纵向交换偏置还是垂直交换偏置,其交换偏置场和矫顽力均随温度的升高而减小．研究表明：垂直交换偏置的建立可以产生垂直各向异性,其独特的温度特性使其在光磁混合记录技术方面有潜在的应用价值。     

化学反应对半金属CrO_2颗粒表面势垒影响的研究(九)

介绍了一种有效的方法,通过强氧化剂KMnO4与半金属CrO2颗粒表面的Cr2O3绝缘层反应,系统地研究了不同表面势垒性质的CrO2颗粒电磁性能.实验结果表明,随着化学反应时间的增加,电阻率出现显著的下降,比磁化强度σ在反应时间为10min时出现极大值.通过XRD、XPS对处理后样品晶格结构及表面成分的分析,表明经KMnO4反应后,CrO2颗粒表面Cr2O3绝缘层被有效地去除了.同时,为改善CrO2颗粒表面性质提供了有效的实验途径.     

三终端量子点环中的自旋极化输运

利用非平衡态格林函数方法,研究了一个存在局域Rashba自旋轨道耦合作用的三电极量子点环结构中的电子输运性质.结果发现,Rashba自旋轨道耦合作用引起的自旋相关的量子干涉效应能够在电极中产生自旋流.这种自旋流的大小、方向以及自旋极化度等性质可以通过纯电学手段改变系统参数来加以调控.在适当选择这些参数时,电极中甚至可以产生完全自旋极化流或纯自旋流.这些效应说明我们所研究的系统可用来设计纯电学的自旋流产生装置.     

GaInP2/GaAs/Ge级联电池隧道结的结构设计及金属有机化学汽相淀积生长研究

采用国产的低压金属有机化学汽相淀积(LP MetalOrganicChemicalVaporDeposition,简写为LP MOCVD)设备,生长了GaInP2/GaAs/Ge双结级联电池隧道结,分析了隧道结结构的设计原理.利用霍耳测试仪、X射线双晶衍射仪、二次离子质谱仪,对隧道结的重掺杂和互扩散特性进行了研究.结果表明,在生长温度为600℃,H2Se流量为3mL/min及隧道结N型层掺杂剂选用Se的条件下,可得到电子浓度为5×1019cm-3;而采用自掺C(通过不断改变五族元素与三族元素之比)可得到P型载流子浓度为1017～1021cm-3的GaAs隧道结.说明该生长方法可获得电池隧道结中高掺杂水平的PN结,并且能够达到抑制掺杂杂质互扩散现象的设计要求.     

磁性隧道结中自旋相关输运的势垒影响

为了研究势垒对铁磁/绝缘层/半导体/绝缘层/铁磁(FM/I/SM/I/FM)双隧道结中自旋相关电子输运特性的影响,提出了在半导体层厚度合适的情况下,非对称势垒对于提高平行结构磁性双隧道结的自旋注入效率SIE(spin injection efficiency)更具优势.数值计算结果表明,当两势垒强度的比率达到合适数值时双结的SIE和隧穿磁电阻TMR(tunneling magnetore resistance)都将达到最大,这给提高从铁磁到半导体的SIE带来新选择.研究还表明,非对称势垒结构磁性隧道结中增大铁磁交换能对提高SIE和TMR都是有益的,而且铁磁交换能的增加对SIE的提高要比对TMR的提高更显著.