Characterization of aluminum oxide tunnel barriers by combining transport measurements and transmission electron microscope imaging
我们提出了两种方法来研究隧道势垒的均匀性。第一种方法是基于测量混合单电子晶体管中的单电子和双电子隧穿。我们的测量结果表明，传导通道的有效面积是约一个数量级大于理论计算预测。与第二种方法，透射电子显微镜，我们表明，在势垒厚度的变化是一个合理的解释更大的有效面积和增强高阶隧穿过程。
2014-06-26 cond-mat.mes-hall
Investigation of the tunnel magnetoresistance in junctions with a strontium stannate barrier
我们实验研究了$_{0.67}$ MnO $_{0.33}$基磁性隧道结的结构、磁性和电输运性质。我们的研究结果表明，尽管大量的缺陷，在锡酸锶势垒，由于大的晶格失配，所观察到的隧道磁电阻是与具有更好的晶格匹配STIO $_3$势垒隧道结，达到高达350%的值在T=5 K。进一步分析结的电流-电压特性和所观察到的隧道磁电阻的偏置电压依赖性表明，随着偏置电压的增加，TMR减小。此外，当T>200 K时，观察到的TMR消失.我们的研究结果表明，通过采用更好的晶格匹配的铁磁电极，从而减少在锡酸锶势垒结构缺陷，甚至更大的TMR比可能在未来。
2016-07-28 cond-mat.mes-hall
Tunnel Magnetoresistance with Atomically Thin Two-Dimensional Hexagonal Boron Nitride Barriers
二维原子薄绝缘体六方氮化硼（h-BN）构成了基于隧道的器件的新范例。大的带隙以及其原子平坦的性质，没有悬挂键或界面陷阱态，使其成为自旋电子器件中隧道自旋输运的理想候选者。在这里，我们展示了自旋极化电子通过磁性隧道结中化学气相沉积制备的大面积单层h-BN的隧穿。在铁磁体/h-BN/铁磁体异质结构的芯片规模制造，我们显示在室温下的隧道磁阻。在不同的偏置电压和具有不同的铁磁电极的多个设备上的测量建立使用h-BN势垒的自旋极化隧穿。这些结果为在室温下工作的有源自旋电子器件和电路中集成二维单层绝缘势垒开辟了道路，并为进一步探索其性能和前景开辟了道路。
2014-11-13 cond-mat.mes-hall
Optimized spin-injection efficiency and spin MOSFET operation based on low-barrier ferromagnet/insulator/n-Si tunnel contact
本文用晶格NEGF方法研究了不同FM/I/n-Si隧道接触中的自旋注入。我们发现，采用TiO $_2$和Ta $_{2}$ O $_{5}$等低势垒材料的隧道接触具有比传统势垒材料低得多的电阻，从而为提高垂直自旋MOSFET的自旋注入效率和MR比提供了更宽的可达到的最佳参数窗口。此外，我们还发现$_2$隧道接触的自旋不对称系数为负值，而Ta $_{2}$ O $_{5}$隧道接触的自旋不对称系数可以通过改变参数在正负之间进行调节.
2017-05-03 cond-mat.mes-hall
Transmission spectra of Fe/MgO (001) double-barrier tunnel junctions at finite bias
在这篇文章中，我们用自洽的方法计算了一个Fe/MgO（001）单势垒和一个双势垒隧道结的弹道传输作为能量的函数，并将它们与它们的电子结构联系起来。计算了不同偏压下各种结的透射谱。我们专注于偏压对表面和量子阱态介导的共振隧穿的影响。计算是在相干的制度，使用密度泛函理论和非平衡格林函数的组合，在{ \it ab initio}代码{ \it SMEAGOL}中实现。我们的结论是，对于这两种结，传输函数依赖于所施加的偏置电压。在单势垒结中，由共振Fe少数表面态介导的输运被偏压迅速破坏。在双势垒结中，通过多数量子阱态的共振隧穿的出现强烈地受到偏压的影响。
2008-08-08 cond-mat.mes-hall
Tunnel spin injection into graphene using Al2O3 barrier grown by atomic layer deposition on functionalized graphene surface
我们展示了从铁磁体到石墨烯的电隧道自旋注入，通过原子层沉积（ALD）生长的高质量的Al 2 O3。石墨烯表面用3，4，9，10-二萘嵌苯四羧酸（PTCA）的自组装单层官能化，以促进具有光滑表面的Al 2 O3的粘附和生长。使用这种ALD-Al 2 O3和PTCA的复合隧道势垒，在45 K下从非局域磁阻测量中观察到30欧姆的自旋注入信号，揭示了ALD-Al 2 O3/PTCA隧道势垒用于自旋注入石墨烯的潜在高性能。
2011-10-06 cond-mat.mes-hall
Transport spectroscopy of low disorder silicon tunnel barriers with and without Sb implants
我们目前的硅MOS分裂栅结构的传输测量和没有Sb注入。我们观察到经典的点接触（PC）的行为，是没有任何明显的无意共振在液体He温度。植入装置具有叠加在点接触传输上的共振，表明通过Sb供体的传输。我们拟合差分电导的矩形隧道势垒模型与线性的势垒高度依赖于源漏电压和非线性依赖于栅极偏置。Fowler-Nordheim（FN）隧道效应和图像电荷势垒降低（ICBL）被认为是。障碍高度和宽度估计的整个范围内的相关偏差。注入隧道势垒的一些共振的位置处的势垒高度在15-20毫电子伏之间，这与通过浅的部分杂化的Sb施主的传输是一致的。宽度和势垒高度对栅极电压的依赖关系被发现是线性的在很宽的范围内的栅偏置在分裂栅几何形状，但偏离相当大的障碍时，变得很大，并没有完全描述的标准一维模型，如FN或ICBL效应。
2015-01-14 cond-mat.mes-hall
3e tunneling processes in a superconducting single-electron tunneling transistor
在超导单电子隧穿晶体管的电流-电压特性中观察到由于隧穿事件引起的电流，该隧穿事件涉及电子的三倍电荷。在该隧穿事件中，库珀对隧穿一个隧穿势垒，同时准粒子隧穿第二隧穿势垒，第二隧穿势垒距离第一隧穿势垒约0.5微米。这种电流是在偏置状态下观察到的，其中由于库仑阻塞而禁止由于连续准粒子隧穿而导致的电流流动。
1998-07-31 cond-mat.mes-hall
InSb Nanowires with Built-In GaxIn1-xSb Tunnel Barriers for Majorana Devices
马约拉纳零模（MZMs），拓扑量子比特的主要候选人，被检测到的零偏置电导峰（ZBP）在隧道光谱测量。在下一代马约拉纳器件中实现窄而高的隧道势垒可以帮助实现理论上预测的ZBP的量化高度。我们提出了一种面向材料的方法来工程师的尖锐和狭窄的隧道势垒，通过合成一个薄的轴向段的GaxIn 1-xSb内的InSb纳米线。通过改变前体的摩尔分数和生长时间，我们精确地控制组成和屏障的长度。GaxIn 1-xSb隧道势垒的高度和宽度从Wentzel-Kramers-Brillouin（WKB）拟合到实验I-V迹线中提取。
2021-07-12 cond-mat.mes-hall
Magnetic field-enhanced spin filtering in rare-earth mononitride tunnel junctions
自旋过滤隧道结基于通过铁磁绝缘体的能带结构的交换分裂控制的上下自旋电子的选择性隧穿。因此，可以通过调节隧道势垒的交换强度来调谐自旋过滤器效率。我们已经观察到，磁场和偏置电压（电流）可以用来调节交换强度，从而自旋过滤器的效率与铁磁DyN和GdN隧道势垒隧道结。在具有DyN势垒的隧道结中，我们在11 K下获得了由于小的交换分裂（$ E_{ex}$）$\approx$ 5.6 meV的势垒高度（$Φ_0$）$\approx$ 60 meV的隧穿电子的$\sim$ 37 $\%$自旋极化。巨大的自旋过滤效率$\sim$ 97 $\%$被发现与GdN势垒的隧道结由于较大的$E_{ex}$ $\approx$ 47 meV。在存在施加的磁场的情况下，由于磁场依赖的交换分裂$ E_{ex}(H)$，势垒高度可以进一步分裂。在有磁场的情况下，DyN隧道结的自旋过滤效率可提高到$\sim$ 87 $\%$.这些隧道结的电和磁场调谐自旋过滤器效率为这些具有附加功能的器件的实际应用提供了机会。
2015-07-20 cond-mat.mes-hall
Transport through cavities with tunnel barriers: a semiclassical analysis
研究了隧道势垒对圆形腔中量子输运的影响。我们的分析表明，在经典的轨迹的半经典方法开发的弹道输运可以适应处理的情况下，隧道是存在的。在量子力学数值计算中，能量相关的透射和反射光谱的傅里叶变换中的峰表现出作为势垒高度的函数的非单调行为。半经典分析提供了一个简单的定性解释这种行为，以及与精确计算的定量协议。在介观和微波系统的经典轨迹的实验相关性进行了讨论。
1997-10-22 cond-mat.mes-hall
Active conductivity of plane two-barrier resonance tunnel structure as operating element of quantum cascade laser or detector
本文在平面双势垒共振隧道结构不同单元中电子有效质量不同的矩形势模型下，建立了单能电子流与电磁场相互作用的准定态谱参数和有源电导率理论。结果表明，这种双势垒共振隧道结构可以作为量子级联激光器或探测器的独立元件或有源元件。对于实验研究的In $_{0.53}$ Ga $_{0.47}$ As/In $_{0.52}$ Al $_{0.48}$ As纳米系统，建立了双势垒共振隧道结构，在检测器和激光器制度，最佳操作（在最小的激发电流下具有最大的电导率）在最低的准稳态之间的量子跃迁。
2011-06-25 cond-mat.mes-hall
Tuning the Quasi-bound States of Double-barrier Structures: Insights from Resonant Tunneling Spectra
本研究通过数值计算验证了双势垒系统中共振隧穿能量与准束缚态能级的对应关系，推导了QBS存在的数学判据，并展示了通过调节势垒间距连续操控准势阱光学吸收特征及其在电磁辐射超高精度探测中的应用潜力。
2024-11-13 cond-mat.mes-hall
Discrete saturation thickness and anomalous potential height of native ultrathin aluminum oxide tunnel barriers
我们研究了以氧化铝为介质的平面金属-绝缘体-金属隧道结.这些氧化物阻挡层在室温下在纯氧中在铝电极上生长直到饱和。我们观察到离散的势垒宽度由Δs \approx 0.38 nm分离，对应于添加一层氧原子。s_0 \approx的最小厚度为0.54 nm是由于双层氧。我们发现势垒高度Φ_0对厚度s有很强的系统依赖性，如Φ_0 \approx 2.5 eV / s^2（nm），这几乎与电子动能E = h^2/2ms^2相一致，在此情况下，德布罗意波长与势垒宽度相匹配。
2001-05-26 cond-mat.mes-hall
Shot-noise characteristics of triple-barrier resonant-tunneling diodes
实验发现，InAlAs-InGaAs-InAlAs三势垒谐振隧穿二极管（TBRTD）的散粒噪声散粒噪声在微分电导为正时减小到2 eI以上，在微分电导为负时增大到2 eI以上。这种行为，虽然定性类似于在双势垒二极管中发现的，但在重要细节上与它不同。在TBRTD中，噪声降低比半经典模型预测的要大得多，并且增强与负微分电导的强度无关。这些结果表明，多势垒异质结构的噪声特性的不完全的理解。
2004-12-22 cond-mat.mes-hall
Crossover from Kondo assisted suppression to co-tunneling enhancement of tunneling magnetoresistance via ferromagnetic nanodots in MgO tunnel barriers
最近，它已被证明，磁性隧道结薄氧化镁隧道势垒表现出非常高的隧道磁阻（TMR）值在室温下1，2。然而，通过MgO势垒的自旋相关隧穿物理才刚刚开始解开。使用平面磁性隧道结，其中超薄层的磁性金属沉积在中间的MgO隧道势垒在这里，我们证明了TMR强烈修改时，这些层是不连续的，由小煎饼形状的纳米点。在低温下，在库仑阻塞机制中，对于小于~1 nm厚的层，结的电导在低偏压下增加，与近藤辅助隧穿一致。在同一制度中，我们观察到对德涅斯特河沿岸摩尔多瓦共和国的抑制。对于稍厚的层和相应较大的纳米点，TMR在低偏压下增强，与共隧穿一致。
2007-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oscillatory dependence of tunneling magnetoresistance on barrier thickness in magnetic tunnel junctions
本文理论上研究了磁性隧道结中隧道磁电阻对势垒厚度的依赖关系，推导并验证了解析公式，发现TMR随势垒厚度的振荡源于类似经典双缝光学干涉的效应而非量子限制。
2024-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasi-particle Tunneling Through a Barrier in the Fractional Quantum Hall Regime
在多连通几何的背景下，研究了分数带电准粒子（QPs）通过势垒的隧穿问题。在此几何体中，全局约束不禁止这样的隧穿过程。计算了隧穿振幅，发现随着系统尺寸的增大，介观量子点主导隧穿向电子主导隧穿过渡，无序的存在提高了电子和量子点主导隧穿速率。
2005-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin-polarized transport in magnetic tunnel junctions with ZnTe barriers
制备了具有宽禁带半导体ZnTe势垒的磁性隧道结。在室温下，在Fe/ZnTe/Fe结中观察到非常低的势垒高度和相当大的磁阻。非线性I-V特性曲线证实了所观察到的磁电阻是由于自旋相关的隧穿效应。温度依赖的研究表明，结的总电导主要是由直接隧穿，只有一小部分从跳跃传导通过内部的障碍缺陷态。
2022-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-dependent resonant tunneling in symmetrical double-barrier structure
本文发展了非中心对称半导体生长的对称双势垒结构的自旋相关共振隧穿理论。隧穿透明性对电子的自旋取向和波矢的依赖性导致（i）在面内电场中透射载流子的自旋极化，（ii）在自旋极化载流子隧穿下产生面内电流。在双势垒隧穿结构中，考虑了自旋轨道耦合引起的共振能级劈裂效应。
2004-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large-scale BN tunnel barriers for graphene spintronics
我们已经利用化学气相沉积（CVD）制成的可扩展材料制造了石墨烯自旋阀器件。自旋传输石墨烯和隧道势垒材料都是CVD生长的。隧道势垒由h-BN实现，其用作单层或双层并放置在石墨烯上。自旋输运实验进行了使用铁磁接触沉积到障碍。我们发现，由于电阻失配，自旋注入在具有单层隧穿势垒的器件中仍然受到很大的抑制。然而，对于具有双层屏障的器件，情况并非如此。对于这些装置，推导出CVD石墨烯材料固有的260 ps的自旋弛豫时间。该时间尺度与对于剥离的石墨烯所报道的时间尺度相当，这表明该CVD方法对于需要可扩展材料的自旋电子应用是有希望的。
2014-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Locally addressable tunnel barriers within a carbon nanotube
我们报告的实现和表征的独立可控的隧道势垒内的碳纳米管。使用原子力显微镜将纳米管机械弯曲或扭结，随后将顶部栅极放置在每个扭结附近。传输测量表明，扭结形成栅极控制的隧道势垒，并且远离扭结放置的栅极对电导的影响很小或没有影响。纳米管的总电导率可以通过调节扭结或金属-纳米管接触的透射率来控制。
2003-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Can Quasi-Particles Tunnel Through A Barrier?
这是对我们进行的系统分析的定性描述。我们解决的问题，分数带电粒子，在分数量子霍尔效应（量子霍尔效应）的背景下，可以隧道通过势垒（周围的量子霍尔液体的密度几乎为零）。在多连接的CNOHE几何中设置屏障可以消除禁止这种隧穿的“全局约束”。我们对环形几何中的绝热电荷泵和隧穿进行了微观分析。下面我们以半定性的方式总结我们的分析。我们还提出了一个设置-不同的环面几何形状-服从实验验证。
2004-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Tunnel-barrier-enhanced dc voltage signals induced by magnetization dynamics in magnetic tunnel junctions
我们从理论上研究了最近观察到的磁性隧道结中磁化旋进产生的隧道势垒增强的直流电压信号。当自旋泵被高的隧穿阻抗抑制时，两个互补的过程预计将导致铁磁体（F）中相当大的电压产生|绝缘子（一）|正常金属（N）和F |I| F结，其中一个铁磁体被共振激发。F |I| F系统中的磁动力学引起鲁棒的电荷泵浦，转化为开路中的电压。此外，在一个单一的铁磁层的动态发展纵向自旋积累内的铁磁体。然后，隧道势垒充当非侵入式探针，将自旋累积转换为可测量的电压。所提出的机制都没有受到自旋弛豫的影响，自旋弛豫通常在指数慢隧穿速率的尺度上是快的。然而，纵向自旋积累的建立，是非常敏感的自旋弛豫图片的唯象成分。
2008-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exploring the non-equilibrium fluctuation relation for quantum mechanical tunneling of electrons across a modulating barrier
我们在实验上探索了电子隧穿穿过在STM针尖和沉积在振动压电表面上的Au膜之间产生的调制隧穿势垒的现象。测量的时间序列的量子力学隧穿电流的调制势垒显示大的波动。分析在有限时间间隔内建立隧穿电流时所做的平均功，显示出正功事件和负功事件的分布。负功事件表明逆偏置电压方向的隧穿。我们表明，这些分布服从Gallavotti科恩非平衡涨落关系（GC-NEFR）有效的系统驱动通过耗散环境。典型地，虽然GC-NEFR已经被证明是用于非平衡经典系统，但我们也证明了它对于量子力学隧穿过程的有效性。GC-NEFR分析还为我们提供了一种测量这种量子隧穿系统中存在的耗散的方法。我们建议调制势垒的行为就像一个有损散射介质的隧穿电子导致的趋势，随机化的隧穿过程。
2020-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Dislocation Kinks in Copper: Widths, Barriers, Effective Masses, and Quantum Tunneling
我们计算的宽度，迁移势垒，有效质量，和量子隧穿率的扭结和凹凸扩展螺旋位错在铜，使用有效介质理论原子间势。移动一个晶格常数的能量势垒和有效质量接近典型的原子能量和质量：隧穿将是罕见的。扭结运动的能垒和有效质量出乎意料地小，由于扭结的传播在大量的原子。扭结的有效质量是如此之小，以至于量子涨落将是重要的。我们讨论量子蠕变，扭结为基础的隧道中心，近藤共振的影响。
2000-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Shot-noise suppression in Schottky barrier diodes
我们给出了一个理论解释的基础上所发挥的作用的长程库仑相互作用的肖特基势垒二极管的噪声特性。我们表明，在低偏压肖特基二极管显示散粒噪声，因为耗尽层的存在使得库仑相互作用对电流波动的影响可以忽略不计。当器件从势垒过渡到平带条件时，库仑相互作用变得活跃，从而在不同的电流波动之间引入相关性。因此，散粒噪声和热噪声之间的交叉表示由于其他全散粒噪声的长距离库仑相互作用而引起的抑制。类似的想法可以用来解释其他半导体器件的噪声特性。
2000-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
I-V curves of Fe/MgO (001) single- and double-barrier tunnel junctions
本文用从头算方法计算了理想单势垒和双势垒Fe/MgO（001）磁性隧道结的电流-电压特性。利用最近开发的SMEAGOL程序，结合非平衡格林函数理论和密度泛函理论，计算了相位相干极限下的电流。在一般情况下，我们发现，双势垒结显示出更大的磁阻，这与偏置衰减的速度比他们的单势垒对应。这是解释在增强自旋过滤从中间铁层夹在两个MgO障碍。此外，对于双势垒隧道结，我们发现一个定义明确的峰值的磁阻在V=0.1 V的电压，这是共振隧穿跨越多数量子阱状态的签名。我们的研究结果进行了讨论，最近的实验。
2008-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Tunneling in partial coherence through a series of barriers: an explicit result from a pure dephasing model
在Büttiker退相模型中，通过设置适当的边界条件，消除了退相过程中的后向散射。给出了多个纯退相散射体部分相干时有效隧穿总几率的显式表达式。推导公式的各种限制情况下，解析地说明，并数值地说明其在隧穿多势垒系统的应用。
2001-06-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Mesoscopic Stoner instability in open quantum dots: suppression of Coleman-Weinberg mechanism by electron tunneling
介观Stoner不稳定性是孤立金属量子点中对称性破缺的有趣表现，强调了单粒子能量和海森堡交换相互作用之间的竞争。在这里，我们研究这种现象中存在的隧道耦合到水库。我们分析了不同耦合度和温度下量子点上电子的自旋极化率。我们的结果表明，存在一个量子相变在临界值的隧道耦合，这是由斯通增强交换相互作用。这种量子相变是对称性破缺的科尔曼-温伯格机制的抑制的表现，其由与储层的耦合引起。
2019-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
High quality superconducting tunnel junction barriers using atomic layer deposition
我们展示了一种技术，用于创建高品质，大面积隧道结势垒正常绝缘超导或超导绝缘超导隧道结。我们采用原子层沉积和铝浸润层在金膜上形成纳米级的绝缘势垒。电子输运测量证实，单粒子电子隧穿是主要的传输机制，和测量的电流-电压曲线表明，使用这些设备作为自校准的可行性，低温温度计具有广泛的可调参数。制造高性能结制冷机的潜力也被强调。
2013-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Diffusive model of current-in-plane-tunneling in double magnetic tunnel junctions
本文提出了一个描述双势垒磁性隧道结中扩散区电流面内隧穿输运的模型。我们的研究表明，具体的功能出现在双路口，介绍了两个典型的长度尺度。该模型可用于测量双势垒磁性隧道结的未图案化堆叠中的两个势垒的磁阻和电阻面积积。
2012-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
On the origin of the giant spin detection efficiency in tunnel barrier based electrical spin detector
在主流半导体中将自旋信号有效地转换为电压是自旋电子学的重大挑战之一。该过程通常通过铁磁隧道势垒实现，其中发生非线性电传输。在这项工作中，我们表明，非线性可能会导致一个自旋-电荷转换效率大于10倍的自旋极化的隧道势垒时，后者是在偏置的几个mV。我们确定的基本机制，负责这种非常有效的自旋检测的隧道势垒变形和导带移位所造成的施加电压的变化。此外，我们推导了探测器自旋灵敏度$P_{\textrm{det}}(V)$的近似解析表达式。对不同的势垒形状进行的计算表明，这种增强是存在于氧化物势垒以及肖特基隧道势垒，即使占主导地位的机制与势垒类型不同。此外，尽管自旋信号在高温下降低，但它仍然优于线性模型预测的值。我们的研究结果揭示了电自旋探测实验的解释和理解，并开辟了优化自旋输运器件性能的新途径。
2020-03-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Negative tunneling magnetoresistance by canted magnetization in MgO/NiO tunnel barriers
通过测量隧道磁电阻和X射线磁圆二色性（XMCD），研究了在磁性隧道结中MgO势垒和铁磁电极之间插入超薄NiO层对隧道磁电阻的影响。磁电阻对偏置电压表现出很高的不对称性，在2.8K时出现负值-16%。我们将此归因于通过XMCD观察到的NiO层中的非共线自旋结构的形成。由于交换作用，界面Ni原子的磁矩相对于易磁化轴发生倾斜，且倾斜角随NiO厚度的增加而减小。非共线自旋密度泛函理论进一步支持了实验观测。
2011-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopy of multi-electrode tunnel barriers
尽管它们在纳米级电子器件中无处不在，但隧道势垒的物理学尚未发展到在少电子区域中设计器件所需的程度。这个问题是迫切感兴趣的，因为这是当前极端规模的电子设备所处的精确状态。在这里，我们提出了理论和实验验证的多电极隧道势垒，适用于设计规则为基础的工程量子器件中的隧道结的紧凑模型。我们在$T=4$ K下进行输运光谱，提取有效的势垒高度和宽度，并使用有效的Landauer-Büttiker隧穿模型进行分析。我们发现，势垒高度显示了几个制度的电压依赖性，线性或近似指数。该指数依赖性与电极下方的电子通道的形成近似相关。输运阈值的影响，如金属-绝缘体-转变和横向限制是不可忽略的，包括在内。我们将这些结果与泊松方程的半经典解进行比较，发现它们在定性上是一致的。最后，我们的特点是隧道势垒的灵敏度，提高或降低，而不是直接在势垒区上方的电极。
2017-05-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Magnetic tunnel junctions with ferroelectric barriers: Prediction of four resistance states from first-principles
磁性隧道结（MTJ）是由两个铁磁电极通过薄的绝缘阻挡层分隔而成的，目前用于自旋电子器件，例如磁性传感器和磁性随机存取存储器。最近，在纳米尺度的铁电性的演示的驱动下，薄膜铁电屏障被提出来扩展MTJ的功能。由于电导对电极的磁化排列（隧穿磁阻）和铁电势垒中的极化取向（隧穿电阻）的敏感性，这些多铁性隧道结（MFTJ）可以用作四态电阻器件。基于第一性原理计算，我们研究了具有非对称界面的SrRuO 3/BaTiO 3/SrRuO 3薄膜晶体管的四种电阻状态。我们发现，这样的MFTJ的电阻显着改变时，电极化的强度的障碍是逆转和/或当电极的磁化从平行切换到反平行。这些结果揭示了MFTJ作为多功能自旋电子器件的应用前景。
2008-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of MgO tunnel barrier thickness on spin-transfer ferromagnetic resonance and torque in magnetic tunnel junctions
利用自旋扭矩二极管效应研究了具有不同厚度MgO隧道势垒（0.75 nm < $t_{MgO}$ < 1.05 nm）的对称磁性隧道结（MTJ）中的自旋转移铁磁共振（ST-FMR）。将RF电流施加到纳米尺寸的MTJ中在频率与由自旋转移扭矩引起的电阻振荡共振时在器件两端产生DC混合电压。通过比较ST-FMR信号与宏自旋和微磁模拟，分析了MTJ自由层和参考层的磁化进动。由不同直流偏压下的ST-FMR谱，导出了面内和垂直方向的转矩。实验和自由电子模型计算表明，绝对转矩值与隧道势垒厚度无关。讨论了MTJ自由层和参考层之间的耦合对ST-FMR信号的影响以及由此导出的力矩。
2013-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport moments and Andreev billiards with tunnel barriers
开放混沌系统被期望具有普适的输运统计，最近在理解和获得其输运矩的表达式方面取得了许多进展。然而，当隧道势垒被添加时，这代表了更一般的实验物理系统中的情况，对时刻的行为知之甚少。通过将隧道势垒的递归半经典图解法，我们得到了在领导和subleading阶的传输本征值的矩母函数。对于反射量，量子力学隧穿相位起着至关重要的作用，我们引入新的结构来处理它们。这使我们能够获得的反射本征值的矩母函数和Wigner延迟时间在领先的顺序。我们的半经典的结果是在互补制度的领导秩序的结果来自随机矩阵理论扩展的范围内的理论上已知的时刻。作为进一步的应用，我们导出了通过隧道势垒耦合到超导体的Andreev台球的态密度。
2013-02-12 cond-mat.mes-hall nlin.CD
Klein tunneling through the trapezoidal potential barrier in graphene: conductance and shot noise
当单层石墨烯片与金属电极接触时，由于接触区域中的金属对石墨烯的掺杂而形成隧道势垒。如果费米能级被栅极电压调制，则克莱因隧穿现象导致电导和噪声的特定特征。在这里，我们获得的透射和反射概率振幅使用梯形势垒的解析精确解，使我们能够计算微分电导和Fano因子的石墨烯片在弹道制度。我们提出了一个意想不到的全球对称性的证据-传输概率是相同的能量对称的势垒高度的一半。我们概述了这些想法的实验验证使用现实的样品参数的建议。
2021-02-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Magnetic tunnel junctions based on ferroelectric Hf0.5Zr0.5O2 tunnel barriers
在两个铁磁电极之间的铁电隧道势垒（多铁性隧道结，MFTJ）是未来微电子器件中最有前途的概念之一。与此同时，哈夫尼亚基铁电体显示出器件小型化到纳米级的巨大潜力。在这里，我们利用铁电Hf0.5Zr0.5O2（HZO）的厚度只有2 nm，外延生长在La0.7Sr0.3MnO3（LSMO）铁磁电极，作为一个大的带隙绝缘势垒集成在MFTJ与钴顶部电极。如先前对于具有类似电极的其他MFTJ所报道的，隧穿磁阻（TMR）可以被调谐，并且其符号甚至可以通过跨结的偏置电压而反转。我们展示了四个非易失性电阻状态所产生的磁场和电场开关在这个系统中具有很高的再现性。
2019-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Aharonov-Casher-Effect Suppression of Macroscopic Tunneling of Magnetic Flux
我们提出了一个系统，其中宏观磁通隧道的幅度可以通过Aharonov-Casher效应调制。该系统是一个RF-SQUID，其约瑟夫森结被布洛赫晶体管取代--两个结被一个小的超导岛隔开，在超导岛上可以通过外部栅极电压感应电荷。当结的约瑟夫森耦合能相等且感生电荷为q=e时，隧穿路径之间的相消干涉使磁通隧穿率为零。该设备也可以用作量子计算的量子比特。
2001-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Energy and Effective Mass Dependence of Electron Tunnelling Through Multiple Quantum barriers in Different Heterostructures
用统一的转移矩阵方法研究了异质结中电子穿过势垒的隧穿问题。本文研究了势垒宽度对电子透射系数的影响。这些对包括CdS/CdSe、AlGaAs/GaAs和InAs/AlSb。势垒尺寸从20 nm减小到5 nm，以观察缩放对隧穿特性的影响。电子能量从势垒高度以下到势垒高度以上变化时，材料依赖性突出，势垒和阱内的电子有效质量往往不同。结果表明，耦合效应导致了传输效果的显著变化。.有效质量依赖的透射系数已相对于电子能量绘制。计算基于传递矩阵法，并使用MATLAB。
2010-02-09 cond-mat.mes-hall gr-qc math-ph
