Spin-polarized tunneling spectroscopy in tunnel junctions with half-metallic electrodes
我们已经研究了与电极的La 2/3 Sr 1/3 MnO 3的隧道结的磁阻（TMR），我们展示了如何的电导和TMR与偏压的变化可以被利用，以获得一个精确的信息自旋和能量的状态密度的依赖关系。我们的分析导致的能带结构的La 2/3 Sr 1/3 MnO 3的定量描述，并允许费米能级和t2 g少数自旋带的底部之间的间隙δ的测定，与自旋极化的反向光电发射实验的数据吻合得很好。这显示了具有半金属电极的磁性隧道结用于自旋分辨光谱研究的潜力。
2005-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Carbon tips as electrodes for single-molecule junctions
我们研究了通过单分子结的电子输运，所述单分子结由与巯基锚定基团键合到金电极和与碳尖端相反的甲基端基的辛烷乙撑分子形成。利用基于断裂结技术的扫描隧道显微镜，我们测量了这种分子结的电导。我们观察到的存在下，定义良好的电导平台在拉伸的分子桥，这是一个分子结的形成的签名。
2011-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Tantalum Layer Controlling the Magnetic Coupling between Two Ferromagnetic Electrodes via Insulator of a Magnetic Tunnel Junction
定制两个铁磁电极之间的磁耦合的性质的能力能够实现新的自旋电子器件系统。本文讨论了我们的发现，沉积的NiFe顶部电极上的钽（Ta）反转的铁磁电极间耦合的性质。我们观察到在具有Ta（2 nm）/Co（5 nm）/NiFe（5 nm）/AlOx（2 nm）/NiFe（10-15 nm）配置的磁性隧道结顶部沉积~ 5 nm Ta改变了两个铁磁电极之间的磁耦合，从反铁磁变为铁磁。我们研究了Ta效应，使用多种磁性表征，如铁磁共振，磁力计，和极化中子反射计。铁磁共振表征是非常敏感的检测磁耦合通过绝缘垫片的变化。这种添加Ta膜来改变磁耦合的简单方法可以影响其他新兴领域，如分子自旋电子学。我们发现，预先存在的两个铁磁电极之间的磁耦合的磁性隧道结的分子自旋电子学器件的影响。
2019-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Torque Diode Measurements of MgO-Based Magnetic Tunnel Junctions with Asymmetric Electrodes
本文详细研究了CoFeB/MgO/CoFe/NiFe磁性隧道结中的自旋力矩二极管效应。从不同角度的磁场的共振频率的演变，我们清楚地确定了自由层模式，并找到一个很好的协议，考虑到几个条款的磁各向异性模拟。此外，我们证明了在我们的结与非对称电极的面内扭矩相比，面外扭矩的贡献很大。因此，我们提供了一种方法来提高这些器件的灵敏度，用于检测微波频率。
2011-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Dependence of tunnel magnetoresistance on ferromagnetic electrode materials in MgO-barrier magnetic tunnel junctions
研究了MgO势垒磁性隧道结（MTJ）中隧道磁电阻（TMR）比与电极结构的关系。具有Co 40 Fe 40 B20参考层和自由层的MTJ中的TMR比率在Ta=400摄氏度的沉积后退火温度下达到355%。当Co 50 Fe 50或Co 90 Fe 10用于参考层材料时，没有观察到高TMR比。具有高TMR比的关键是具有高度取向的（001）MgO阻挡层/CoFeB晶体电极。到目前为止，在伪自旋阀MTJ中，在Ta = 450 ℃时获得的最高TMR比为450%。
2006-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Spin Injection: Interface Resistance in Fe/Semiconductor Junctions Calculated from First Principles
我们从第一性原理计算了Fe/GaAs和Fe/ZnSe（001）自旋注入结的电流自旋极化和界面电阻，包括肖特基势垒的可能性。从我们的界面电阻的结果，我们估计有效的自旋注入所需的势垒厚度，如果该过程是非弹道。
2002-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Spin-dependent transport in van der Waals magnetic tunnel junctions with Fe3GeTe2 electrodes
范德华（vdW）异质结构，堆叠不同的二维材料，开辟了前所未有的机会，探索新的物理和设备的概念。特别有趣的是最近发现的二维磁性VDW材料，为自旋电子学应用提供了新的范例。在这里，使用密度泛函理论（DFT）的计算，我们研究了自旋相关的电子输运跨vdW磁性隧道结（MTJ）组成的Fe 3GeTe 2铁磁电极和石墨烯或六方氮化硼（h-BN）间隔层。对于这两种类型的结，我们发现，结电阻的变化时，电极的磁化从平行切换到反平行的百分之几千。这种巨隧穿磁电阻（TMR）效应是由Fe 3GeTe 2中两个自旋导电沟道的不同电子结构驱动的，导致电极中进入和离开布洛赫态之间的失配，从而抑制了反平行排列MTJ的传输。电极和间隔层之间的vdW边界使得该结果实际上与间隔层的类型无关，使得预测的巨TMR效应相对于应变、晶格失配、界面距离和在实验中可能变化的其他参数是鲁棒的。我们希望我们的结果将进一步刺激vdW MTJ的实验研究，并为其在自旋电子学中的应用铺平道路。
2019-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Observation of band structure and density of states effects in Co-based magnetic tunnel junctions
利用Co/Al $_2$ O $_3$ /Co磁性隧道结（MTJ），采用不同晶相的Co电极，给出了电极结构与结输运性质之间的明确关系。对于具有一个fcc（111）织构和一个多晶（多相和多方向）Co电极的结，在磁输运性质中观察到强烈的不对称性，而当两个电极都是多晶时，磁输运基本上是对称的。这些观察结果成功地解释了一个模型的基础上计算的能带结构（DOS）的fcc-Co和hcp-Co之间的弹道隧道。
2001-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Paramagnetic molecule induced strong antiferromagnetic exchange coupling on a magnetic tunnel junction based molecular spintronics device
本文报道了我们的Monte Carlo（MC）研究，旨在解释实验观察到的顺磁性分子诱导的铁磁（FM）电极之间的反铁磁耦合。近年来发展起来的磁性隧道结分子自旋电子学器件（MTJMSDs），是通过在磁性隧道结暴露的侧边的FM电极之间化学键合顺磁性分子而制备的，表现出分子诱导的强反铁磁耦合。我们的MC研究集中在类似MTJMSD的原子模型上，研究了分子与两个FM电极的磁耦合效应。模拟结果表明，当分子与一个电极建立铁磁耦合，与另一个电极建立反铁磁耦合时，理论结果有效地解释了实验结果。理论和实验研究表明，分子与FM电极之间的交换耦合强度应是FM电极原子间交换耦合强度的50%。
2019-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
InGaN/GaN Tunnel Junctions For Hole Injection in GaN Light Emitting Diodes
使用等离子体辅助分子束外延在InGaN/GAN蓝色（450 nm）发光二极管晶片的顶部上生长InGaN/GAN隧道结接触。隧道结接触实现了低扩展电阻n-GaN顶部接触层，从而在表面上需要较少的顶部金属接触覆盖。在100 mA时，隧道结LED的压降为5.3 V，正向电阻为2 × 10-2 Ω cm ~ 2，光输出功率较高。在GAN PN结器件上的MBE生长隧道结中测量到5 × 10-4欧姆cm 2的低电阻，表明隧道结LED器件电阻受再生长界面限制，而不受本征隧穿电阻限制。
2014-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Conductance of a single molecule anchored by an isocyanide substituent to gold electrodes
以二取代苯（异氰根（CN-）、巯基（S-）和氰根（NC-））为桥连剂，研究了锚定基团对单分子桥连金电极电导的影响。由异氰化物通过C原子锚定的单个Au/1，4-二异氰苯/Au结（与Au-CN键的结）的电导为$3 \times 10 ^{-3} G_{0}$（$2e^{2}/h$）。该值与具有Au-S键的单个Au/1，4-苯二硫醇/Au结的$4 \times 10 ^{-3} G_{0}$相当。具有Au-NC键的Au/1，4-二氰基苯/Au分子结没有显示出定义明确的电导值。金属-分子键强度通过分子结在击穿前被拉伸的距离来估计。具有Au-CN键的分子结的拉伸长度与Au结的拉伸长度相当，表明Au-CN键比Au-Au键强。
2006-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Force Microscopy Revealing Molecule Impact on Magnetic Tunnel Junction Based Molecular Devices at Room Temperature
商业上成功的磁性隧道结可以通过解决十年之久的制造问题来利用分子器件元件的无与伦比的能力。利用磁性隧道结作为分子的实验平台，也使前所未有的分子自旋电子学器件的磁性研究。本文利用磁力显微镜（MFM）生动地展示了当金属有机分子沿着磁性隧道结边缘桥接在两个铁磁电极之间时，磁性电极本身发生了变化。分子在室温下撞击铁磁电极的几百微米区域。补充，磁共振和磁力计研究支持戏剧性的MFM结果。磁电极中的分子诱导变化影响了磁隧道结的传输，并在室温下稳定了六个数量级的小电流。基于磁性隧道结的分子器件可以是由接近室温的分子量子态控制的广泛的商业上可行的未来逻辑和存储器器件的网关。
2019-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Molecule Induced Strong Exchange Coupling between Ferromagnetic Electrodes of a Magnetic Tunnel Junction
多层边缘分子自旋电子器件（MEMSD）方法可以为计算机制造新的逻辑和存储单元。MEMSD是通过在磁性隧道结（MTJ）的暴露边缘区域中跨绝缘体桥接分子通道来产生的。桥接分子通道开始充当MTJ的两个铁磁电极之间的主要交换耦合介质。目前的研究主要集中在分子增强交换耦合对MTJ磁性能的影响。研究表明，金属有机分子团簇（OMC）的存在，强烈地增强了两个铁磁电极之间的磁耦合。SQUID磁强计测试结果表明，OMC使Co/NiFe/AlOx/NiFe MTJ的磁滞曲线变为线性。铁磁共振研究表明，OMC桥影响的两个基本的共振峰的Co/NiFe/AlOx/NiFe MTJ。根据磁力显微镜，OMCs导致Co/NiFe/AlOx/NiFe隧道结区域的磁衬度消失。这三个独立而又互补的实验表明了极强的层间交换耦合的发展。这为控制铁磁电极间的交换耦合提供了一条可行的途径。定制磁耦合的能力可以导致基于分子的量子计算设备架构的发展。
2011-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Molecule-Electrode Interface Energetics in Molecular Junction: a Transition Voltage Spectroscopy Study
我们评估的性能的过渡电压谱（TVS）的方法来确定参与电子输运通过分子结的分子轨道的能量。研究了大量由不同化学结构的烷基链构成的分子结。在分子结的情况下，清洁，未氧化的电极-分子界面，即烷基硫醇和烯烃直接接枝在Au和氢化Si，分别，我们测量的过渡电压在0.9 - 1.4 V的范围内。我们得出结论，TVS方法允许估计的LUMO态密度的尾部的开始，在能量位于1.0 - 1.2 eV以上的电极费米能量。对于氧化界面（例如，用Hg或eGaIn液滴测量的相同单层，或在轻微氧化的硅衬底上形成的单层），系统地测量较低的转变电压（0.1 - 0.6 V）。这些值被解释的存在下的氧化物相关的态密度的能量低于HOMO-LUMO的分子。因此，TVS方法是评估分子结中分子-电极界面质量的有用技术。
2012-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Detection of bottom ferromagnetic electrode oxidation in magnetic tunnel junctions by magnetometry measurements
底部铁磁（FM）电极的表面氧化是磁性隧道结（MTJ）性能的主要有害因素之一，在MTJ的隧道势垒的制造过程期间难以避免。由于富Co合金通常用于MTJ中的FM电极，隧道势垒的过氧化导致形成CoO反铁磁（AF）界面层，该界面层与底部FM电极耦合以形成典型的AF/FM交换偏置（EB）系统。在这项工作中，表面氧化的CoFe和CoFeB底部电极检测通过磁力测量交换偏置特性，包括EB场，培训效果，未补偿的自旋密度，和双折射率。这些参数的变化与下电极的表面氧化有关，其中电导率的变化最为敏感。退火的样品显示出通过退火氧迁移回MgO隧道势垒的证据。
2010-08-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Current induced resistance change of magnetic tunnel junctions with ultra-thin MgO tunnel barriers
制备了具有低阻MgO隧道势垒的超薄磁性隧道结，研究了其在大电流应力下的稳定性。该器件显示出高达110%的磁阻比和低至4.4欧姆微米平方的面积电阻积。如果施加大电流，则观察到可逆的电阻变化，这可以归因于应力期间的两个不同过程和之后的一个弛豫过程。在这里，我们分析了电阻的时间依赖性，并使用一个简单的模型来解释所观察到的行为。为了量化所涉及的现象的时间尺度，对数据的数值拟合进一步支持了这一解释。
2008-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Contact Resistance Study of Various Metal Electrodes with CVD Graphene
在这项研究中，各种金属的化学气相沉积（CVD）单层石墨烯的接触电阻进行了研究。转移长度法（TLM）的结构与不同的宽度和接触之间的分离已经制造和电特性在环境空气和真空条件。电触点由五种金属制成：金、镍、镍/金、钯和铂/金。石墨烯和金之间的接触电阻观察到92 Ωμm的最低值，在施加的背栅偏压为-40 V时从背栅器件中提取。与在环境条件下进行的测量相比，在真空下进行的测量显示出更大的接触电阻值。在氩气-95%/氢气-5%气氛中在450°C下处理退火1小时导致降低接触电阻值，这归因于金属与石墨烯之间的粘附力的增强。在这项工作中提出的结果提供了一个概述潜在的接触工程的高性能石墨烯为基础的电子器件。
2022-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Study of Anisotropy on Ferromagnetic Electrodes of a Magnetic Tunnel Junction (MTJ)-Based Molecular Spintronics Device (MTJMSD)
磁性隧道结分子自旋电子学器件（MTJMSD）是通过将顺磁性分子共价连接在磁性隧道结（MTJ）的两个铁磁体（FM）电极上而设计的。MTJMSD提供了将具有广泛各向异性特性的FM电极连接到各种长度尺度的分子的机会。我们的前期研究表明，顺磁性分子可以与FM电极产生强的反铁磁耦合。MTJMSD的器件性能取决于各种因素，如各向异性，自旋涨落，热能等，在本文中，我们报告了一个理论蒙特卡罗模拟（MCS）研究解释各向异性的影响MTJMSD的平衡性能。我们研究了作为FM电极各向异性的函数的MTJMSD系统的能量随时间的变化。实验设计的FM电极MTJMSD包含多层不同的铁磁材料。这些材料具有面内和面外磁各向异性特性。为了理解面内和面外各向异性的竞争效应，我们在左FM电极上计算应用了各向异性。对于MCS研究，器械的方向保持沿YZ平面。结果，沿X方向（\mathbit{A}_{\mathbit{Lx}}）和Y方向（\mathbit{A}_{\mathbit{Ly}}）施加的各向异性分别表示面外和面内各向异性。我们发现，增加各向异性强度开始表现出不同的域结构内FM电极。增加各向异性的大小被发现创建具有相反自旋的条形域。这些磁畴代表不同的磁相。然而，相等大小的面内和面外的应用取消了条带畴的形成并降低了整体MTJMSD的磁矩。
2021-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Depolarizing-Field Effect in Strained Nanoscale Ferroelectric Capacitors and Tunnel Junctions
利用非线性热力学理论研究了退极化场对铁电电容器和隧道结中均匀极化的大小和稳定性的影响。据预测，在涉及应变外延膜和金属电极的异质结构中，均匀的极化状态可以保持稳定，对顺电相和多畴状态下到纳米级的转换。这一结果支持的可能性去极化场相关的电阻开关在铁电隧道结与不同的电极。在这样的结的电阻开/关比示出由在电极中的屏蔽空间电荷的倒易电容之间的差异。
2006-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Li$_{14}$Mn$_{2}$S$_{9}$ and Li$_{10}$Si$_{2}$S$_{9}$ as a pair of all-electrochem-active electrode and solid-state electrolyte with chemical compatibility and low interface resistance
提出Li₁₄Mn₂S₉电极与Li₁₀Si₂S₉固态电解质这一同构配对，通过AIMD和机器学习势分子动力学模拟验证其化学相容性与低界面电阻，为提升固态电池界面稳定性提供新思路。
2024-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Hysteretic current-voltage characteristics and resistance switching at an epitaxial oxide Schottky junction SrRuO$_{3}$/SrTi$_{0.99}$Nb$_{0.01}$O$_{3}$
研究了在SrTi $_{0.99}$ Nb $_{0.01}$ O $_{3}$（Nb：STO）衬底上外延生长的SrRuO $_{3}$（SRO）薄膜的钙钛矿异质结的输运性质。SRO/Nb：STO界面的整流电流-电压（$I$ - $V$）特性与深功函数金属（SRO）和$n$型半导体（Nb：STO）组成的肖特基结一致。在$I$ - $V$特性中出现滞后，其中高电阻和低电阻状态分别由反向和正向偏置应力引起。电阻切换也通过施加1 $μ$ s - 10 ms持续时间的短电压脉冲来触发。
2004-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Large Resistance Change on Magnetic Tunnel Junction based Molecular Spintronics Devices
分子桥共价键合到两个铁磁电极上可以改变铁磁材料，并产生有趣的自旋输运特性。本文讨论了分子诱导的强耦合对自旋输运的影响。为了研究磁性隧道结（Ta/Co/NiFe/AlOx/NiFe/Ta）的分子耦合效应，在两个铁磁电极之间沿暴露的侧边桥接了金属有机分子配合物（OMC）。OMCs诱导强的铁磁电极间耦合，产生剧烈的变化，在室温下的磁性隧道结测试台的输运性质。这些OMC也改变了磁性隧道结的磁性。SQUID和铁磁共振研究提供了有见地的数据来解释基于磁隧道结的分子自旋电子学器件的输运研究。
2019-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Correct nonlinearity and hysteresis of volt-ampere characteristics of spin valves, magnetic tunnel junctions and memristors
有必要的成就，在综合的兴趣，创造紧凑的电子存储器开关的自旋阀和磁隧道结与滞后电流的电阻依赖性自己的电流结构。在所提供的信息中，注意到出版物中所代表的电阻滞后的物理原理的差异。它示意性地提出了电阻对电流的依赖性应该看起来不矛盾的能量守恒定律的滞后电阻对电流的依赖性和相应的伏安特性。
2013-08-06 cond-mat.mtrl-sci
The role of magnetic anisotropy in spin filter junctions
我们已经制造了基于氧化物的自旋过滤结，我们证明，磁各向异性可以用来调整自旋过滤结的输运行为。直到最近，自旋过滤器主要由多晶材料组成，其中自旋过滤器阻挡层和电极之一是铁磁的。这些自旋过滤器结依赖于一个铁磁电极和势垒层之间的弱磁耦合，或者在自旋过滤器势垒和电极之间插入磁绝缘层。我们已经证明了自旋过滤行为的La0.7Sr0.3MnO3/铬铁矿/Fe 3 O 4结没有介电间隔层的界面各向异性起着重要的作用，在确定的输运行为。详细的化学和磁结构的研究表明，在整个非同构界面的磁各向异性的突然变化是结磁阻与MnCr 2 O 4势垒层的显着抑制的原因。
2011-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Dichotomy between Level Broadening and Level Coupling to Electrodes in Large Area EGaIn Molecular Junctions
本研究以金表面氟封端低聚苯SAM为例，验证单能级模型可复现大面积EGaIn分子结的I-V曲线，并揭示分子轨道-电极耦合与轨道展宽的二分性，且展宽与SAM覆盖度及轨道倾角相关。
2024-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Designs for programmable quantum resistance standards based on epitaxial graphene p-n junctions
我们报道了顶栅外延石墨烯pn结的制造和测量，其中剥离的六方氮化硼（h-BN）用作栅极电介质。在冯·克利青常数R_K下，对单结四端纵向电阻进行了量子化，其相对不确定度为10-7。在探索了众多的参数空间之后，我们总结了这些设备可以用作潜在电阻标准的条件。此外，我们还提供使用外部门控的可编程电阻标准设计，其数量级超过6个。
2022-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low Resistance GaN/InGaN/GaN Tunnel Junctions
利用电阻率为1.2 × 10-4 Ω cm ~ 2的P-GaN/InGaN/N-GaN隧道结，证明了空穴向PN结的增强带间隧道注入。讨论了这种隧道结的设计方法和低温特性，并介绍了这种隧道结在PN结器件中的应用。隧道结在III族氮化物光电子器件中的应用解释使用能带图。较低的带隙和极化场降低了隧穿势垒，消除了对p型GAN欧姆接触的需要。III族氮化物中载流子的有效隧道注入的这种证明可以导致用隧道接触层替换光发射器中现有的电阻p型接触材料，在表面上需要非常少的金属覆盖区，从而导致从顶部发射发射器的增强的光提取。
2013-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Gap state charge induced spin-dependent negative differential resistance in tunnel junctions
提出并通过第一性原理计算证明了以立方阳离子无序晶体（CCDC）AlO $_x$或Mg $_{1-x}$ Al $_x$ O为势垒材料的磁性隧道结（MTJ）中自旋相关的负微分电阻（NDR）机制. CCDC是一类可以通过阳离子掺杂来改变其带隙的绝缘体。由于金属诱导的带隙态形成的空间电荷，带隙在势垒层中变成拱形。通过适当的拱形间隙和偏置电压的组合，可以在任一自旋通道中产生NDR。这种机制适用于具有足够小的带隙的2D和3D异质结，其形成大的空间电荷。这为利用电场控制自旋电子器件中的自旋相关输运提供了一种新的途径。本文导出了拱形间隙结隧穿电流的广义Simmons公式，给出了拱形间隙结出现负阻的一般条件。
2016-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Quantifying the relative molecular orbital alignment for molecular junctions with similar chemical linkage to electrodes
估计的前沿分子轨道之间的相对对齐，占主导地位的电荷传输通过单分子结的理论是一个挑战。这就需要超越密度泛函理论所提供的广泛使用的框架的方法，在该框架中，科恩-沙姆“轨道”被视为真正的分子轨道，而事实并非如此。在本文中，我们报告了通过量子化学计算获得的结果，包括EOM-CCSD（运动方程耦合簇单和双），这是最先进的量子化学中等大小的分子，如这里考虑的。这些理论结果与从基于4，4 '-联吡啶和1，4-二氰基苯的结的实验中提取的相对于电极费米能的分子轨道能量偏移的数据进行了验证。
2015-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Non-equilibrium character of resistive switching and negative differential resistance in Ga-doped Cr2O3 system
采用化学共沉淀法和800 ℃退火工艺合成了Cr_2 O_3掺杂Ga_（1.45）Ga_（0.55）O_3和Cr_（1.17）Ga_（0.83）O_3。样品已稳定在菱形晶体结构中，空间群为R3 C。本工作的重点是研究样品的非线性电流-电压（I-V）特性，它表现出许多有趣的电子特性，例如，I-V环路、电阻开关、双稳态电子状态和负微分电阻。通过在设定偏置电压条件下，测量20次循环的偏置电压和电流弛豫随时间的变化，研究了I-V特性的非平衡特性。在样品中的电荷传导过程已被理解通过分析I-V曲线，使用不同的唯象模型的基础上提出的金属电极-金属氧化物-金属电极（M-MO-M）结的电极限制和块限制的电荷传导机制。应当理解，从金属电极到金属氧化物的载流子注入、通过材料的电荷流动（在缺陷位点处的载流子的捕获/去捕获和重组）、电极和金属氧化物的结处的空间电荷形成以及从金属氧化物到金属电极的电子喷射之间的竞争控制了本发明样品中的非平衡I-V特性。
2017-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Twist in the bias-dependence of spin-torques in magnetic tunnel junctions
磁隧道结中的自旋力矩具有两个分量，这两个分量都依赖于外加电压。在这里，我们开发了一种新的方法，从大电压范围的实验中准确提取这种偏置依赖性。我们研究了几个结与不同的磁性层结构的顶部电极。我们在对称CoFeB电极结上得到的结果与理论计算吻合得很好。偏置依赖的非对称样品，与顶部电极含有镍铁，然而，扭曲的二次型相比，一般假设。我们的测量揭示了大偏压下自旋力矩机制的复杂性。
2016-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gas Sensing Properties of single-material SnP3 logical junction via Negative Differential Resistance: Theoretical Study
2D材料领域因其广泛的应用而备受关注。其中，对有害气体的传感能力是应用，我们在本工作中使用SnP 3材料的量子力学模拟进行了探索。它的电子特性，即1层和2层是半导体的，而多层是金属的，提供了建立单一材料逻辑结的可能性。此外，这里研究的有害气体显示出物理吸附与电荷转移从基板的气体分子。计算的恢复时间显示出良好的传感材料的前景。所有情况下计算的I-V特性表明，SnP 3可以是一个可行的敏感材料，通过对NO气体的负微分电阻。
2021-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Realization of the Switching Mechanism in Resistance Random Access Memory (RRAMTM) Devices: Structural and Electronic Properties Affecting Electron Conductivity in Halfnium Oxide-Electrode System through First Principles Calculations
电阻式随机存取存储器（RRAMTM）器件具有电感应纳米级电阻开关能力，作为未来的非易失性存储器器件已经获得相当大的关注。在这里，我们提出了一种机制，开关的基础上的氧空位迁移驱动的电子性质的变化的过渡金属氧化物（TMO）膜刺激设置脉冲电压。我们使用基于密度泛函理论（DFT）的计算来解释氧空位及其迁移对HfO 2和Ta/HfO 2系统的电子性质的影响，从而创建RRAMTM开关机制的整个故事。计算得到的氧空位迁移的激活能垒与实验得到的置位和复位脉冲电压的结果一致。了解这种机制将有助于有效地实现这些器件中的材料设计。
2011-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Origin of negative differential resistance in molecular junctions of Rose Bengal
在原子平面金（111）表面上，在电子上不同的虎红二聚体和三聚体的结处调谐负微分电阻（NDR）。分离的分子未显示任何NDR。但在室温下，通过电脉冲对其相邻的材料进行可重复充电，可使其呈现出峰谷比较大的双负阻效应（1.8~3.1）。在结的某些部分，通过施加脉冲，可以破坏这种现象或通过STM对分子的操纵使其再生。NDR也是独立的极化性质。对于阳离子NDR（在二聚体中）可以写入位1和0，对于双阴离子NDR（三聚体）可以写入位00、01、10、11，这在原子尺度结中产生2/4位存储器，显示结电子学在未来的分子电子学中的重要性。
2006-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature and bias voltage dependence of Co/Pd multilayer-based magnetic tunnel junctions with perpendicular magnetic anisotropy
测量了垂直磁化Co/Pd电极的磁性隧道结（MTJ）的温度和偏置电压依赖的输运。Co/Pd多层膜的磁化强度测量进行表征的电极。研究了Co/Pd双层膜中Co层的厚度、退火温度、MgO势垒界面处Co层的厚度以及双层膜的层数对隧穿磁电阻效应的影响。在室温下和13 K下的TMR-比率约为11%和18.5%的测量和两个定义良好的开关场观察。将结果与Co-Fe-B电极和面内各向异性的MTJ的测量结果进行比较。
2010-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication of multilayer edge molecular electronics and spintronics devices
分子器件的发展将严重依赖于建立与功能分子的电连接的方法。我们提出了一种分子器件策略，该策略基于沿着预制隧道结的多层边缘在两个磁性/磁性金属电极之间化学附着分子。在这里，我们提出了生产这些多层边缘分子电子/自旋电子器件（MEMEDs/MEMSDs）和相关的挑战和解决方案的细节的制造方法。我们的MEMED/MEMSD方法的关键亮点是通过简单的剥离方法产生用于容纳分子传导通道的隧道结的暴露侧边缘的方法。剥离方法确保沿着隧道结边缘，两个金属电极之间的最小间隙等于隧道势垒的厚度。所有的隧道结测试床都使用~ 2nm氧化铝（AlOx）隧道势垒。我们成功地将磁性有机金属分子团簇和非磁性烷烃分子沿着暴露的边缘桥接在AlOx绝缘体上，将预制的隧道结转化为分子电子学或自旋电子学器件。隧道结测试床用各种金属电极制成，例如NiFe、Co、Ni、Au、Ta、Cu和Si。AlOx薄膜的稳定性随用于制造MEMED/MEMSD的底部金属电极的类型而变化。此外，用于桥接MEMED中的分子通道的分子溶液与所有金属电极不兼容;开发了耐分子溶液的铁磁电极用于制造MEMSD。MEMSD方法提供了一个开放的平台，可以测试几乎任何磁性电极和磁性分子的组合，包括单分子磁体。
2011-10-10 cond-mat.mtrl-sci
An important impact of the molecule-electrode couplings asymmetry on the efficiency of bias-driven redox processes in molecular junctions
两个最近的实验（李，J.~ \emphj{et al}，\emph{Proc.\ Natl.\ Acad.\ Sci.\ U.~S.~A.} { \bf 2014}，111，1282-1287）和理论研究（Bâldea，I，\emph{Phys.\ Chem.\ Chem.\ Phys.} \ { \bf 2014}，16，25942-25949）已经解决了调谐嵌入纳米结中的单分子的分子电荷和振动性质的问题。这些是迄今为止在宽范围内有效实验控制的分子特征。在这里，我们提出了一个一般性的论点，证明为什么，在各种可能的实验平台，其中活性分子不对称耦合到电极是优选的那些对称耦合实现（几乎）完整的氧化还原过程，以及为什么电化学环境具有优势的“干”设置。这项研究的目的是帮助纳米制造分子结使用最合适的平台，使尽可能广泛的偏置驱动控制的氧化还原状态和振动模式的单分子连接到电极。
2015-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Voltage Dependence of Spin Transfer Torque in Magnetic Tunnel Junctions
本文采用紧束缚模型，在非平衡格林函数的框架下，对磁性隧道结中的自旋转移矩进行了理论研究。我们表明，作为施加电压的函数的自旋转移力矩的行为可以在很宽的范围内变化，这取决于包括磁性隧道结的铁磁电极和绝缘体的能带参数。的行为的平行和垂直分量的自旋力矩的地址。这种行为解释的自旋和充电电流的依赖性和在绝缘体和费米表面的铁磁电极，包括结的倏逝态之间的相互作用。讨论了零偏压下自旋转移矩垂直分量（类场分量）的来源，即通过铁磁电极间势垒的交换耦合。
2008-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Bistable hysteresis and resistance switching in hydrogen gold junctions
H2-Au分子结的电流-电压特性在40 mV的特征电压附近表现出有趣的台阶。令人惊讶的是，我们发现一个滞后连接到这些步骤与一个典型的时间尺度> 10 ms。这个时间常数的比例线性的结中消耗的功率超过偏置功率P_s = IV_s。我们建议，滞后是有关的振动加热的分子在结和周围的氢分子。值得注意的是，我们可以设计我们的结，使滞后的特征时间变成>天。我们证明，可靠的开关设备可以从这样的结。
2009-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Internal reverse-biased p-n junctions: a possible origin of the high resistance in phase change superlattice
相变超晶格是超低功耗相变存储器的新兴材料技术之一。然而，相变超晶格的电阻开关机制仍然是一个争论的热点。早期的电测量和最近的材料表征表明，Kooi相很可能是制造的低电阻状态。由于难以在原子分辨率下原位表征，电开关超晶格在其高电阻状态下的结构仍然是未知的，主要通过理论建模进行研究。到目前为止，还没有一个简单的模型，可以统一的实验结果，从器件级的电气测量和原子级的材料表征。在这项工作中，我们进行原子输运模型的相变超晶格器件，并提出了一个简单的机制占其高电阻。模型化的高电阻状态是基于界面相变超晶格，以前被误认为是低电阻状态。这项工作推进了对相变超晶格在新兴存储器应用中的理解。
2021-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Large magneto-Seebeck effect in magnetic tunnel junctions with half-metallic Heusler electrodes
自旋热电子学研究磁性纳米结构中由温度梯度引发的电荷流、热流和自旋流之间的相互作用。已经发现了大量的新现象，这些现象有可能，例如，以使电子设备中的废热可用或提供新的信息读出机制。然而，到目前为止，只有少数材料被研究，塞贝克电压只有几μ V，这阻碍了应用。在这里，我们证明了半金属Heusler化合物是热的候选人，用于增强自旋相关的热电效应。当考虑费米能级周围电子态的自旋分裂密度的不对称性时，这变得明显，费米能级决定了磁性隧道结中的自旋相关热电输运。我们确定Co $_2$ FeAl和Co $_2$ FeSi Heusler化合物是理想的，因为它们的少数态密度的能隙，并展示了具有比常用的Co-Fe-B基结大得多的塞贝克电压和隧道磁塞贝克效应比的器件。
2017-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Impact of lattice strain on the tunnel magneto-resistance in Fe/Insulator/Fe and Fe/Insulator/La$_{0.67}$Sr$_{0.33}$MnO$_{3}$ magnetic tunnel junctions
本工作的目的是在一个新的方法，超越了单带输运模型描述隧道电子电流在单势垒磁性隧道结。我们提出了一个弹道多通道电子输运模型，该模型可以解释面内晶格应变对隧道磁电阻以及非对称电压行为的影响。以Fe/Insulator/Fe和Fe/Insulator/La $_{0.67}$ Sr $_{0.33}$ MnO $_{3}$隧道结的单晶磁性Fe（110）电极为例，通过\it{ab-initio}计算得到了Fe和La $_{0.67}$ Sr $_{0.33}$ MnO $_{3}$的电子能带结构.
2013-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Low-resistance GaN tunnel homojunctions with 150 kA/cm^2 current and repeatable negative differential resistance
报道了具有可重复负微分电阻和低电阻的GAN n++/p++带间隧道结。反向和正向隧穿电流密度被观察到增加作为Si和Mg掺杂浓度的增加。在室温下，在正向电压约为1.6-2 V时，这些结可以观察到无磁滞的双向负微分电阻。与p层有隧道接触的热离子PN结在7.6 V时的正向电流密度为150 kA/cm ^2，串联器件电阻低至1 x 10^-5 ohm.cm ^2。
2016-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanotube-Metal Junctions: 2- and 3- Terminal Electrical Transport
我们通过对电子通过理想的2-和3-端结的传输进行第一性原理计算，解决了碳纳米管和金属电极之间的电接触质量，从而揭示了管-金属导电的物理极限。所构建的结构模型涉及在大多数实验中由电极的金属原子包围管;我们考虑由Au或Pd包围的金属（5，5）和n掺杂半导体（10，0）管。在金属管的情况下，在大接触面积的极限下，接触电导接近理想的4e^2/h。对于三端，不同传输通道之间的磁通分配强烈依赖于金属材料。Pd电极具有几乎完美的管-电极传输，因此关闭了沿管的直线传输。我们的研究结果与最近的一些实验报告，澄清了理论和实验之间的根本分歧。
2006-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Nature of well-defined conductance of amine anchored molecular junctions
胺封端的分子在扫描隧道显微镜的实验测量中表现出良好的电导。我们进行了基于密度泛函理论的电子输运计算来解释这种现象的性质。我们发现胺只能吸附在顶点Au原子上，而硫醇基团可以同样很好地连接到欠配位和清洁的Au表面。我们的计算表明，只有一个吸附几何是空间和能量可能的胺锚定结，而三种不同的吸附几何形状具有非常不同的传输特性几乎同样可能的硫醇锚定结。我们计算的电导作为一个函数的结拉伸时，分子被拉的扫描隧道显微镜针尖从金电极。我们的计算表明，在其形成过程中的硫醇锚定结的拉伸是伴随着显着的电极几何畸变。胺锚定的结表现出非常不同的行为--当扫描隧道显微镜尖端拉伸结时，电极保持完整。
2007-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Schottky barriers, emission regimes and contact resistances in 2H-1T' MoS$_2$ lateral metal-semiconductor junctions from first-principles
采用非平衡格林函数方法研究了场效应晶体管中二维沟道接触的2 H-1 T ' MoS $_2$横向金属-半导体（M-S）结的有限偏压输运性质.结果表明：（a）尽管线偶极子和平面偶极子的静电特性不同，但在二维和三维M-S结中，肖特基势垒高度对掺杂和外加偏压的响应是相似的;（b）2 H-1 T ' MoS $_2$横向结不受费米能级钉扎的影响;（c）扶手椅型界面具有比平面型更好的接触特性。Z字形界面，（d）与$p$沟道的1 T '接触将呈现相对于$n$沟道降低4-10倍的接触电阻，以及（e）与中间掺杂的$n$（$p$）沟道的接触在场（电子）发射状态下操作。我们还提供了一个改进的程序，以实验确定在2D材料结的发射制度。
2020-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Redox-controlled conductance of polyoxometalate molecular junctions
我们证明了可逆的原位光还原的分子结的磷钼酸盐[PMo 12 O 40]3-单层自组装在平面的金电极，连接的导电原子力显微镜的尖端。单电子还原的[PMo_（12）O_（40）]~ 4-分子结的电导增加了约10%。10，这种开壳状态在室温下在空气中的结中是稳定的。通过无监督机器学习和聚类算法对大的电流-电压数据集的分析揭示了原始磷钼酸盐结中的电子输运导致对称的电流-电压曲线，其由在费米能量以上0.6 - 0.7 eV处的最低未占分子轨道（LUMO）控制，其中约0.5 eV的电子输运由最低未占分子轨道（LUMO）控制。25%的结与电极的电子耦合比数据集的主要部分更好。这一分析还表明，一小部分（约。18%的数据集）的分子已经减少。紫外光原位光还原的磷钼酸盐结系统地表现出轻微的非对称电流-电压行为，这归因于电子输运由与电极费米能级近共振的单占据分子轨道（SOMO）和与电极费米能级近共振的单未占据分子轨道（SUMO）介导。0.3 eV以上的SOMO与弱电子耦合到电极（约。50%的数据集）或在ca。0.4 eV，但具有更好的电极耦合（ca.数据集的50%）。这些结果揭示了可逆可切换氧化还原聚氧乙烯酸盐的电子性质，这是在纳米电子器件中潜在应用的关键点。
2022-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The effect of changing electrode metal on solution-processed flexible titanium dioxide memristors
柔性溶液处理的忆阻器根据电极材料的选择显示不同的行为。将金用于两个电极导致可切换的WORM（一次写入多次读取）电阻装置。两个电极都使用铝增加了行为的丰富性，从而允许弯曲和三角形忆阻开关电阻存储器。具有铝底部电极和金顶部电极的比较装置仅在铝电极为阴极时表现出显著的忆阻电阻切换，表明电极充当氧阴离子的源/汇。当金电极为阴极时，该电极因析氧而变形。这些结果表明，铝有助于稳定和促进溶胶-凝胶TiO $_2$器件中的忆阻行为，并且将电极从铝改变为金产生了根本上不同的器件特性。
2013-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Negative Differential Resistance and Ultra-High TMR in Altermagnetic Tunnel Junctions
School of Physics and CRANN Institute, Trinity College（三一学院物理与CRANN研究所）
研究揭示了交替磁隧道结在低偏压下出现显著负微分电阻及超高隧道磁电阻的现象，通过非平衡格林函数与密度泛函理论预测其非线性行为及应用潜力。
2026-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Resistance Switch in Twisted Transition Metal Dichalcogenide Tunnel Junctions
本文预测扭转过渡金属二硫化物隧道结中基于相对自旋轨道分裂的巨电阻开关，量子输运计算显示开关电阻可达10^6%，并可在室温下工作，为下一代存储和电子应用提供新途径。
2023-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measurement of junction conductance and proximity effect at superconductor/semiconductor junctions
超导邻近效应在薄半导体器件中马约拉纳模的研究中起着重要的作用。使用传输测量来量化由邻近效应引起的半导体中的变化，提供了对诸如屏蔽和散射之类的动态过程的测量。然而，在两端测量中，由于界面电导引起的电阻与半导体中的传输电阻串联。这两种情况都在变化，如果没有更多的信息，就不可能将它们分开。我们已经设计了一种新的三端设备，提供两个电阻测量，足以提取两个结电导和二维薄层电阻下的超导接触。我们已经比较了Nb和InAs和Nb和30%InGaAs之间的结，所有生长之前被从超高真空分子束外延生长系统中移除。最透明的结是InAs，其中每个Landauer模式的透射系数大于0.6。用非原位沉积制成的接触实质上更不透明。我们发现，对于最透明的结，随着温度降低，最大的分数变化是半导体的电阻。
2014-02-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Structural Origins of Conductance Fluctuations in Gold-Thiolate Molecular Transport Junctions
我们报告详细的原子模拟结合高保真度的电导计算，以探测热演化Au-苯-1，4-二硫代苯酚-Au结的电导波动的结构起源。我们比较结构上理想的交界处（电极与平面）的行为，结构上现实的，实验上有代表性的交界处产生的断裂结模拟。在结构上逼真的结中，金属原子的迁移率增强导致电导波动的幅度和起源发生显着变化。与理想结相比，实际结中的波动大2-3倍。此外，在结与高度变形的电极，电导波动主要是从Au的几何形状的变化，在与非变形的电极，其中的电导波动是由分子几何形状的变化占主导地位的结的结果相反。这些结果提供了重要的指导实验开发策略，以控制分子电导的设备应用程序，并调用简化的结构模型的结，以预测其行为的理论家。
2013-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
