Fabrication of Nb/Al2O3/Nb Josephson Junctions using in situ Magnetron Sputtering and Atomic Layer Deposition
原子层淀积（ALD）技术为低缺陷密度隧道势垒的制备提供了一种很有前途的方法，并在高真空磁控溅射系统中实现了在超导体-绝缘体-超导体（SIS）约瑟夫森结中原位淀积ALD-Al_2 O_3隧道势垒。在Al润湿的Nb底部电极上生长光滑的ALD-Al 2 O3阻挡层，然后使用溅射生长顶部Nb电极。由这些三层制成的约瑟夫森结的电流-电压特性（IVC）的初步低温测量证实了ALD-Al 2 O 3阻挡层的完整性。然而，IcRN产品的交界处是远远小于预期的值从Ambegaokar-Baratoff公式表明一个显着的对断裂机制的接口。
2013-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Controlling the thickness of Josephson tunnel barriers with atomic layer deposition
原子层沉积（ALD）是用于产生具有较低缺陷密度的用于量子位应用的约瑟夫森结（JJ）的有前景的技术。将ALD用于JJ的关键问题是在隧道势垒下方形成的界面层（IL）。ALD Al_2O_3和Al之间形成的IL高达2nm。然而，对于小于1 nm的ALD膜，IL厚度未知。在这项工作中，Nb-Al-ALD-Al_2 O_3-Nb三层的隧道势垒从0.6 - 1.6 nm的原位生长。制备具有热氧化隧道势垒的Nb-Al-AlOx-Nb JJ以供参考。在300 K下，使用四点法获得RN。JC及其对势垒厚度的依赖性由Ambegaokar-Baratoff公式计算。Al表面采用从头计算分子动力学模拟研究Al 2 O3在Al上的成核。在4 K下的电流-电压特性，以证实室温测量。总之，这些结果表明，ALD可以用于生长具有可控隧道电阻和JC的均匀的隧道势垒，但是在ALD生长的成核阶段期间形成薄的IL，这可能使Al不适合作为基于ALD JJ的量子位的合适的润湿层。
2014-08-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
The oxidation state at tunnel junction interfaces
我们证明，在通常的1 E-7毫米范围内的溅射室中的基础压力，X射线光电子能谱学显示，在Nb/Al/Pb隧道结和Nb/Al双层膜中的Nb/Al界面处的薄AlOx层的存在。这是由于Nb和Al底层的沉积之间经过的时间，甚至在短至100秒的时间。我们也给出了一些直接的证据上的铅电极的氧化的Nb电极表面。这种氧化可能发生在结的中间Al-AlOx层的针孔处，作为Nb/Al界面处的氧化态的结果。因此，我们建议，在磁性隧道结中，基底压力和层沉积之间的时间间隔都应该仔细控制。
2001-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Band structure of the epitaxial Fe/MgO/GaAs(001) tunnel junction studied by X-ray and ultraviolet photoelectron spectroscopy
用X射线和紫外光电子能谱学研究了外延Fe/MgO/GaAs（001）隧道结的电子能带结构。Fe在MgO/GaAs异质结上的肖特基势垒高度（SBH）为3.3 ± 0.1eV，使Fe的费米能级高于GaAs的价带最大值0.3eV。该SBH也与从Fe在MgO单晶上测量的SBH完全相同。在MgO和GaAs底层中，Fe沉积后没有观察到能带弯曲的变化。相反，Au和Al沉积导致MgO和GaAs层中的能带弯曲的明显变化。这种效应被分析为在MgO/GaAs界面的缺陷状态的指纹。
2020-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Efficient integration of self-assembled organic monolayer tunnel barriers in large area pinhole-free magnetic tunnel junctions
本文针对SAM基MTJ易短路难题，采用超高真空接枝烷硫醇SAM与Co软着陆沉积，结合XPS和BEEM表征，实现了大面积无针孔、高成品率的均匀混合MTJ。
2025-07-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effect of Tantalum spacer thickness and deposition conditions on the properties of MgO/CoFeB/Ta/CoFeB/MgO free layers
为了在小器件尺寸下获得稳定的垂直磁化隧道结，通常使用包括两个MgO/FeCoB界面作为界面各向异性源的复合自由层。通常通过在FeCoB层内插入前过渡金属系列的间隔层来确保适当的结晶和退火鲁棒性。我们研究的间隔物的厚度和生长条件上的开关度量的隧道结热退火在400 $^\circ$ C的情况下，1-4 μ m的Ta间隔物的影响。厚的Ta间隔物导致指示更好限定的顶部FeCoB/MgO界面的大的各向异性，但是这是以更强的阻尼的系统代价来实现的。对于最佳的各向异性阻尼折衷，直径为22 nm的结仍然可以是稳定的和自旋扭矩切换。矫顽力和不均匀的线宽加宽，可能会产生在FeCoB/Ta界面的粗糙度，可以减少，如果牺牲Mg层被插入之前的Ta间隔沉积。
2019-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial graphene prepared by chemical vapor deposition on single crystal thin iridium films on sapphire
采用脉冲激光沉积法在蓝宝石晶片上制备了几纳米厚的单晶Ir薄膜，并在薄膜上生长了均匀的单层石墨烯。这些石墨烯层具有单一的晶体取向和非常低的缺陷密度，如衍射、扫描隧道显微镜和拉曼光谱所示。它们的结构质量与在Ir块体单晶上生产的石墨烯的结构质量一样高，即比迄今为止使用的金属薄膜上的结构质量高得多。
2011-03-16 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
Cu2O porous nanostructured films fabricated by positive bias sputtering deposition
在这项工作中，作者制备的Cu2O多孔纳米结构薄膜（PNF）的玻璃载玻片基板上的新开发的正偏压沉积方法在平衡磁控溅射（MS）系统。结果表明，沉积产物的表面形貌、晶体结构和光学性能与衬底偏压有很大关系。当衬底偏压为+50 V和+150 V时，所制备的Cu2O PNF均呈现出独特的三角形结构，具有明显的棱角和较小的胶合，（111）择优取向，带隙在2.35 eV处发生蓝移.定量计算结果表明，在平衡质谱系统中，传统的电子轰击效应和溅射氩离子的影响都可以忽略不计。相反，提出了一个新的尖端充电效应的模型来解释通过平衡偏压溅射沉积的PNF的可控形成。
2018-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Using atomic layer deposition to hinder solvent decomposition in lithium ion batteries: first principles modeling and experimental studies
钝化锂离子电池电极表面以防止电解质分解对于电池操作至关重要。最近关于阳极和阴极的共形原子层沉积（ALD）涂层的工作已经显示出显著的技术前景。ALD还提供了良好表征的模型平台，用于理解由电子隧穿通过钝化层引发的电解质分解。第一性原理计算揭示了两种制度的电子转移到吸附的碳酸亚乙酯分子（EC，商业电解质的主要成分）取决于电极是否是氧化铝涂层。在裸露的锂金属电极表面上，EC接受电子并在皮秒内分解。相比之下，在超高真空设置的约束密度泛函理论计算表明，与氧化物涂层，电子隧穿吸附EC属于非绝热制度。在这里，在谐波近似下计算的分子重组能在减慢电子转移中起着关键作用。从头算分子动力学模拟进行的液体EC-电极界面是一致的，认为反应和电子转移发生在界面上。微重力测量表明，ALD涂层降低电解质分解，并证实了理论预测。
2012-10-06 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
Correlating the nanostructure of Al-oxide with deposition conditions and dielectric contributions of two-level systems in perspective of superconducting quantum circuits
本工作涉及Al/Al氧化物（AlO $_{x}$）/Al层系统，该系统对于基于约瑟夫森结的超导器件如量子比特是重要的。器件的性能受到噪声的限制，这在很大程度上归因于非晶AlO $_{x}$隧道势垒中两能级隧穿系统的存在和性质。该研究的重点是制造条件，纳米结构和纳米化学性质和发生的两个级别的隧道系统，特别强调的AlO $_{x}$层的相关性。采用电子束蒸发和溅射沉积两种不同的工艺进行结构制作，并阐明了紫外光照射在Al氧化物形成过程中的作用。通过分析透射电子显微镜和低温介电测量进行表征。我们发现，制造条件有很大的影响的纳米结构和纳米化学性质的层系统和两个层次的隧穿系统的属性。基于对所观察到的结构特征的理解，路线推导出对制造的Al/AlO $_{x}$ /Al层系统具有改善的性能。
2017-12-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con quant-ph
Glassy behavior of interface states in Al-AlOx-Al tunnel junctions
我们展示了隧道结老化研究的结果，其中通过原位监测Al-AlOx-Al平面隧道结的电性能来捕获早期动态，该电性能从反电极沉积完成时开始。所观察到的拉伸指数依赖性的电导和电容表现层次约束的动态施加的界面陷阱的相关弛豫。偏置电压被用作控制参数，以创建偏置依赖的老化轨迹，表现出记忆和年龄依赖的弛豫。简单的隧道势垒和等效电路建模提供了一个全面的了解这种新颖的和意想不到的玻璃化行为，似乎是独特的隧道结，并具有重要的技术应用的影响。
2005-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Construction and evaluation of an ultrahigh-vacuum-compatible sputter deposition source
本文介绍了一种用于超高真空（UHV）的溅射沉积源，并对其性能进行了分析。操作原理基于Mayr等人[Rev. Sci.仪器84，094103（2013）]，其中从灯丝发射的电子激发氩气，并且Ar $^+$离子被加速到靶。与原始设计相比，使用两个栅格将大部分Ar $^+$离子引导到靶，并且源具有由液氮冷却的外壳以减少污染。该源已被用于沉积锆，一种难以在标准超高真空蒸发器中蒸发的材料。在超高真空室中的氩气压力为$9\times 10^{-6}$ mbar和中等的发射电流下，在250 s内实现了$\approx 1$单层的高度可重复的沉积速率（在距靶$\approx 50$ mm的距离处）。更高的沉积速率是容易实现的。X-射线光电子能谱学表明沉积膜的纯度高。根据栅极电压的不同，衬底会被Ar $^+$离子轻度溅射;此外，来自负偏置溅射靶的电子也会到达衬底。
2017-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Methods to induce perpendicular magnetic anisotropy in full-Heusler Co2FeSi thin layers in a magnetic tunnel junction structure
在这项研究中，获得垂直磁隧道结（p-MTJ）使用半金属铁磁体（HMF），几种方法被开发出来的诱导垂直磁各向异性（PMA）在全Heusler Co2 FeSi（CFS）合金薄层中的MTJ多层膜组成的CFS/MgO/CFS结构。在底部CFS层的沉积之后在2.0Pa下暴露氧10分钟对于在CFS层中获得PMA是有效的。PMA的原因之一是由于在MgO层的沉积之前暴露于氧而形成接近理想的CFS/MgO界面。退火工艺对于在顶部CFS层中获得用Pd层覆盖的PMA是有效的。在Cr（40 nm）/Pd（50 nm）/底部CFS（0.6 nm）/MgO（2.0 nm）/顶部CFS（0.6 nm）/Pd（10 nm）多层的顶部CFS层中清楚地观察到PMA，其中顶部CFS和Pd薄膜在室温下沉积，随后在300 ℃下退火。除了薄膜的连续层生长，顶部CFS/Pd界面处的晶体取向排列可能归因于顶部CFS层处的PMA的起源。
2018-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Growth of Sr1-xCaxRuO3 thin films by metalorganic aerosol deposition
本文报道了用金属有机气溶胶沉积法在SrTiO_3和MgO衬底上生长Sr_（1-x）Ca_xRuO_3薄膜。用X射线衍射仪和室温扫描隧道显微镜（STM）分别对样品的结构和显微结构进行了表征。STM表明在SrTiO 3上的膜的面内外延和小的表面粗糙度。高品质的薄膜是由高达29的大剩余电阻率比支持。
2009-06-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effect of high annealing temperature on giant tunnel magnetoresistance ratio of CoFeB/MgO/CoFeB magnetic tunnel junctions
报道了在450 ℃退火的赝自旋阀（SV）CoFeB/MgO/CoFeB磁性隧道结（MTJ）的隧道磁电阻（TMR）比，室温下高达472%，5 K时高达804%，接近理论预测值。相比之下，交换偏置（EB）SV MTJ与MnIr反铁磁层的TMR比被发现下降时，他们在450 ℃退火。能量色散X射线分析表明，在450 ℃退火诱导的Mn和Ru原子的相互扩散到MgO的障碍和EB-SV MTJ的铁磁层。不同的退火行为背后的机制进行了讨论。
2006-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Antimony Deposition on Field-Emission Current Density of Ge/Si
为了估计锗/硅异质结的场发射电流密度，通过分子束外延生长20-nm Ge/Si（100）。一个样品的表面覆盖有一层锑，在测量样品之前在真空中除去锑。将Ge/Si的第二样品在不存在锑的情况下暴露于室内空气。通过扫描隧道显微镜得到的两种样品的电流-电压特性被发现与经典的Fowler-Nordheim理论一致。从Ge/Si润湿层的发射电流密度超过从Ge/Si润湿层的发射电流密度。纯锗的发射电流密度小于有吸附层的锗的发射电流密度。
2021-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Tunneling Spectroscopy of Atomically-Thin Al2O3 Films for Tunnel Junctions
金属-绝缘体-金属隧道结（MIMTJ）在整个微电子工业中很常见。通过氧扩散到Al润湿层中形成的工业标准AlOx隧道势垒受到内部缺陷和针孔的困扰，这些缺陷和针孔阻止实现增强的量子相干性所需的原子级薄势垒。在这项工作中，我们采用了原位扫描隧道光谱（STS）与分子动力学模拟，以了解和控制原子层沉积（ALD）的原子薄Al 2 O 3隧道势垒的生长。我们发现，仔细调整的初始H2O脉冲羟基化的Al表面，并使原子薄的Al 2 O3隧道势垒的创建具有高品质的M-I界面和显着增强的势垒高度相比，热AlOx。这些性能，证实了制造的约瑟夫森结，表明ALD Al 2 O3是一种致密的，无泄漏的隧道势垒，具有低缺陷密度，这可能是下一代MIMTJ的关键组成部分。
2017-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Highly polarized injection luminescence in forward-biased ferromagnetic-semiconductor junctions at low spin polarization of current
我们考虑电子从一个双$n$型半导体（$n$ -S）隧穿到一个铁磁体（FM）通过一个非常薄的正偏肖特基势垒导致有效的提取电子自旋从一个薄的$n$ -S层附近的FM-S界面在低自旋极化的电流。我们表明，这种效果可以用于一个有效的极化辐射源中的异质结构，其中积累的自旋极化电子注入从$n$ -S和重组的量子阱中的空穴。辐射极化取决于施加到FM-S结的偏置电压。
2004-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric Capped Magnetization in Multiferroic PZT/LSMO Tunnel Junctions
采用脉冲激光沉积技术在铁磁材料La 0.67 Sr 0.33 MnO 3（30 nm）上生长了自极化的超薄铁电PbZr 0.52 Ti 0.48 O3（PZT）薄膜（5 nm和7 nm），研究了极性覆盖对铁电隧道结（FTJ）器件磁化强度的影响. PZT/LSMO异质结厚极性PZT（7 nm）盖帽显示出近100%的增强磁化强度与薄极性PZT（5 nm）的薄膜相比，可能是由于过量的空穴从铁电铁磁层转移。芯能级X射线光电子能谱学研究表明，在7 nm极性封端的LMSO中存在较大的Mn 3s交换分裂和较高的Mn 3 +/Mn 4+离子比。
2015-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Optimization of $Al/AlO_x/Al$-Layer Systems for Josephson Junctions from a Microstructure Point of View
$Al/AlO_x/Al$层系统经常用于基于约瑟夫森结的超导器件。虽然许多工作一直致力于这些器件的超导性能的优化，系统的研究沉积条件的影响相结合的纳米结构分析是罕见的到现在。我们已经集中在Si（111）衬底上沉积的$Al/AlO_x/Al$ -层系统的结构特性的优化，特别关注的$AlO_x$ -隧道势垒的厚度均匀性。采用标准的高真空电子束沉积系统，研究了基底预处理、不同铝沉积温度和铝沉积速率对薄膜性能的影响。应用透射电子显微镜分析了$Al/AlO_x/Al$ -层系统的结构特性，以确定$AlO_x$层的厚度均匀性、Al层中的晶粒尺寸分布、Al-晶界类型和$Al/AlO_x$界面的形态。我们表明，较低的Al层的结构性能是决定性的整个$Al/AlO_x/Al$层系统的结构质量。在最佳条件下，在Si（111）衬底上外延Al（111）层，在大于10个$μm$的Al层厚度变化仅为1.6 nm，并且横向晶粒尺寸高达1个$μm$。$AlO_x$ -隧道势垒的厚度波动在这样的Al层上被最小化，这对于隧道电流的均匀性是必要的。铝沉积速率和沉积温度的系统变化允许开发的生长机制的理解。
2019-03-08 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Dependence of tunnel magnetoresistance in MgO based magnetic tunnel junctions on Ar pressure during MgO sputtering
研究了在MgO阻挡层溅射过程中，Ar气压对CoFeB/MgO/CoFeB磁性隧道结中隧道磁电阻效应的影响。在10 mTorr的高Ar压力下溅射沉积MgO阻挡层导致光滑的表面和高度（001）取向的MgO。使用这种MgO作为隧道势垒，在325 ℃或更高温度下退火后，实现了室温下高达355%（5 K下为578%）的隧道磁阻（TMR）比，这似乎与由光滑且高度取向的MgO促进的高度（001）取向的CoFeB织构有关。电子束光刻法定义的深亚微米MTJ具有低电阻率Au底层，并使用高压沉积的MgO，在低电阻面积积（RA）低于10欧姆-微米^2时显示出高TMR率，RA = 0.8欧姆-微米^2时为27%，RA = 1.1欧姆-微米^2时为77%，RA = 1.7欧姆-微米^2时为130%，在RA = 2.9 ohm-um^2时为165%。
2005-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Temperature-Dependent Dielectric Function of Tantalum Nitride Formed by Atomic Layer Deposition for Tunnel Barriers in Josephson Junctions
NY Creates（纽约创想）；Department of Physics, New Mexico State University（新墨西哥州立大学物理系）；Center for Functional Nanomaterials, Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室功能纳米材料中心）
本文研究了通过原子层沉积制备的绝缘 tantalum 氮化物薄膜的介电函数，探讨其作为约瑟夫森结隧道屏障的可行性，通过椭圆偏振测量和模型建立，展示了其在超导量子电路中的应用潜力。
2026-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Interface combinatorial pulsed laser deposition to enhance heterostructures functional properties
在这一章中，我们将描述一个新的发展组合脉冲激光沉积（CPLD）的目标是探索的接口库。这个想法是连续调制几个原子层上的界面的组成，以改变它们的功能特性。这种独特的组合合成接口是可能的，由于非常具体的PLD特性。第一个是众所周知的复合氧化物化学计量从目标转移到膜的能力。第二种是利用RHEED表征技术在原子水平上逐层控制薄膜生长。第三个涉及烧蚀羽流的方向性，其允许使用移动阴影掩模在衬底上进行选择性区域沉积。然而，PLD也有一些局限性和重要的PLD方面要考虑可靠的CPLD的审查。介绍了磁性隧道结界面磁性控制和铁电可调电容器能带和肖特基势垒高度调节的多个实例。
2020-12-07 cond-mat.mtrl-sci
The magnetotransport properties of La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3 superlattices grown by pulsed laser deposition technique
研究了用脉冲激光沉积技术在SrTiO_3衬底上生长的La_（0.7）Sr_（0.3）MnO_3/BaTiO_3超晶格在电流沿面内和垂直于面方向的磁输运性质。几个功能表明存在的界面处的磁不均匀性，这是独立的钛酸钡层厚度的变化。首先，超晶格中的磁性降低。第二，由于电阻状态的弛豫的磁阻的滞后被观察到。第三，在施加的磁场下的磁阻阈值被看到。这种行为与相分离的情况相一致，这可能是这些磁不均匀性在界面处的可能原因。相反，电流垂直于平面方向的磁电阻主要归因于隧穿效应以及界面处自旋的有序化。这项研究证实了超晶格中界面的重要性，可用于控制氧化物材料的新物理性能。
2006-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Bias current dependence of spin accumulation signals in a silicon channel detected by a Schottky tunnel contact
我们研究了铁磁-硅界面自旋积累的电学检测，这可以通过测量三端横向器件中的Hanle效应来验证。所使用的器件结构由半导体Si沟道和高质量肖特基隧道接触组成。在低电流偏置区，Hanle效应曲线仅在正向偏压条件下观察到。这可以认为正向偏置接触的电可检测性高于反向偏置接触的电可检测性。这是可能的证据检测自旋极化的电子中产生的Si通道。
2011-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unveiling the role of Co-O-Mg bond in magnetic anisotropy of Pt/Co/MgO using atomically controlled deposition and in-situ electrical measurement
尽管界面垂直磁各向异性在Co（Fe）/MgO基磁性隧道结中起着至关重要的作用，但其内在机制仍存在争议。本文报道了在真空系统中，通过重复的原位反常霍尔效应测量、控制氧暴露和Mg沉积，对氧和Mg对Pt/Co双层膜的影响进行了解剖学研究。我们发现，化学吸附的氧不仅淬灭了Co表面层的有效磁矩，而且软化了其磁各向异性。然而，随后在氧预暴露的Pt/Co表面上的Mg粉化可以恢复磁各向异性。对费米能级附近的交换劈裂和轨道杂化的从头计算给出了清晰的物理解释。结果表明，Co（Fe）-O-M键在实现Co（Fe）/MgO异质结界面垂直磁各向异性中起着比Co（Fe）-O键更重要的作用.
2017-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Exceeding 400% tunnel magnetoresistance at room temperature in epitaxial Fe/MgO/Fe(001) spin-valve-type magnetic tunnel junctions
通过调整各层的生长条件，结合溅射沉积Fe层，电子束蒸发MgO势垒和势垒界面调整，在外延Fe/MgO/Fe（001）交换偏置自旋阀磁性隧道结（MTJ）中展示了室温（RT）下417%和3 K下914%的巨隧道磁电阻（TMR）比。当这些层生长在高度（001）取向的Cr缓冲层上时，观察到作为MgO厚度的函数的具有约80%的大的峰谷差的清楚的TMR振荡。在|V| = 0.2~0.5 V时，在dI/dV（平行结构）中观察到了对称微分电导（dI/dV）谱。在3 K时，在dI/dV（平行结构）中出现了具有两个凹陷的精细结构，反映了Fe/MgO/Fe的高度相干隧穿。我们还观察到一个496%的TMR比在RT由2.24 nm厚的CoFe插入在底部的Fe/MgO界面。
2020-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Exchange-biased topological transverse thermoelectric effects in a Kagome ferrimagnet
Kagome金属TbMn 6Sn 6最近通过扫描隧道显微镜/光谱测量被发现是亚铁磁拓扑狄拉克材料。本文报道了在该化合物中观察到的大的反常能斯特效应和反常热霍尔效应。我们的第一性原理计算表明，这种反常的横向输运与三维动量空间中大质量狄拉克能隙的Berry曲率贡献是一致的.此外，横向热电输运表现出相对于所施加的磁场的不对称性，即，一种交换偏向行为。总之，这些特征使TbMn 6Sn 6成为基于反常能斯特效应的出色热电性能的有前途的系统。
2022-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Broadband Ferromagnetic Resonance Linewidth Measurement of Magnetic Tunnel Junction Multilayers
磁隧道结自由层的宽带铁磁共振（FMR）线宽被用作磁结构质量的简单诊断。的FMR线宽增加附近的自由层反转和钉扎层反转的领域，这种增加与在未图案化的薄膜，在图案化的设备中的低频噪声，和以前的观察使用洛伦兹显微镜的磁畴波纹的磁滞增加。退火后的自由层FMR线宽的变化表明，相当大的磁无序，起源于交换偏置钉扎层，被转移到自由层。
2009-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Sign change in the tunnel magnetoresistance of Fe3O4/MgO/Co-Fe-B magnetic tunnel junctions depending on the annealing temperature and the interface treatment
磁铁矿（Fe 3 O 4）是磁性隧道结（MTJ）的合格候选者，因为它在费米能级处显示出高自旋极化以及585°C的高居里温度。本研究制备了Fe_3O_4/MgO/Co-Fe-B MTJ。在200°C和280°C之间的温度下退火MTJ之后，观察到TMR的符号变化。我们的研究结果表明，镁相互扩散从MgO势垒到Fe 3 O 4的TMR的变化的原因。此外，已经研究了在MTJ的制备期间对磁铁矿界面的不同处理（氩气轰击、在200°C下在氧气气氛中退火）对MTJ的性能的影响。使用氩气轰击和在氧气气氛中退火两者可以观察到高达~ 12%的最大TMR，尽管在MgO阻挡层的沉积之前将磁铁矿表面暴露于大气条件。
2015-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Initial stages of nickel oxide growth on Ag(001) by pulsed laser deposition
采用脉冲激光沉积法在Ag（001）衬底上制备了亚单层的氧化镍薄膜，并用扫描隧道显微镜和X射线光电子能谱学对薄膜进行了原位表征。我们观察到的薄膜的准二维生长，并清楚地确定了几种缺陷，如嵌入式金属镍簇，特别是氧原子，即使在深入到基板。这些起源于Ni和O超热射弹，以及从NiO的目标激光烧蚀过程中形成的NiO集群。这些缺陷在延长薄膜生长的成核阶段中起着成核点的作用。
2010-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle diffusion based heating in superconductor tunneling micro-coolers
在超导体-绝缘体-正常金属混合隧道结中，偏压在间隙下方，从正常金属中提取热电子导致电子冷却效应。注入超导体中的准粒子在隧道界面附近积累，从而提高了有效超导体温度。我们提出了一个简单的模型，多余的准粒子在一个额外的陷阱结超导带的扩散。这个扩散模型有一个完整的解析解，这取决于实验可访问的参数。我们发现结附近积累的准粒子降低了器件的效率。这项研究也是相关的更一般的情况下，利用超导隧道结，作为低温探测器。
2009-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scalable transparent conductive thin films with electronically passive interfaces for direct chemical vapor deposition of 2D materials
我们提出了一种新型的透明导电支撑结构的二维（2D）材料，提供了一个电子被动的2D/3D接口，同时也使界面电荷传输。该结构包括在原子层沉积氧化铝（ALD AlOx）层下方的蒸发的纳米晶碳（nc-C）膜，该结构是热稳定的，并且允许2D材料直接化学气相沉积（CVD）到表面上。当nc-C/AlOx沉积到Si上的270 nm SiO2层上时，单层薄片的强光学对比度得以保留。拉曼光谱揭示了良好的晶体质量的二硫化钼，我们观察到一个十倍的光致发光强度增强相比，传统的Si/SiO2薄片。Tunneling跨的AlOx的介电常数，使界面电荷注入，我们证明了无伪像扫描电子显微镜和光电子发射电子显微镜。因此，这种跨越弱相互作用的2D/3D界面的可扩展制造和电子导电性的组合为2D材料开辟了新的应用和表征机会。
2021-10-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Anomalous Hall effect in highly c-plane oriented Mn$_{3}$Ge/Si(100) thin films grown by pulsed laser deposition
本文利用脉冲激光沉积在Si(100)上直接生长出c面取向的六方Mn$_{3}$Ge(0001)薄膜，发现其表面Mn原子形成Kagome晶格，并在30 nm薄膜中观测到高达0.41 μΩ·cm的反常霍尔电阻率，为反铁磁自旋电子学应用提供了新途径。
2025-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Shadow evaporation of epitaxial Al/Al2O3/Al tunnel junctions on sapphire utilizing an inorganic bilayer mask
本文介绍了一种用于全外延Al/Al_2 O_3/Al超导隧道结蒸发的新型无机荫罩。通常用于荫罩和其他剥离工艺的有机抗蚀剂与超高真空沉积系统不兼容，并且它们甚至可以在适度升高的温度下分解。本文所述的无机掩模不具有这些相同的缺点。它是由Ge/Nb双层，包括悬浮Nb桥支持的底切Ge牺牲层。利用这样的双层掩模上的C-平面蓝宝石，外延铝隧道结的生长实现了使用分子束外延。结晶Al 2 O3在300 ℃下在2.0 μ mol/L的分子氧背景下扩散生长，而非晶氧化物在室温和25 μ mol/L下生长。采用各种分析技术来评估材料，并在毫开尔文温度下测量隧道结的电流-电压特性。
2012-03-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
One nanometer HfO$_2$-based ferroelectric tunnel junctions on silicon
在铁电材料中，自发对称性破缺导致可切换的电极化的强度，这为非易失性存储器提供了重要的前景。特别是，铁电隧道结（FTJ）已经成为一种新的电阻开关存储器，它利用极化相关的隧道电流穿过薄的铁电势垒。在这里，我们展示了FTJ与CMOS兼容的Zr掺杂HfO $_2$（Zr：HfO $_2$）铁电势垒的厚度仅为1 nm，生长在硅原子层沉积。这些1 nm Zr：HfO $_2$隧道结表现出大的极化驱动电阻（19000 $\%$），这是HfO $_2$基FTJ的最大值。此外，由于仅1 nm铁电势垒，这些结在低读取电压下提供大的隧道电流（> 1A/cm $^2$），比所报道的较厚的基于HfO $_2$的FTJ大几个数量级。因此，我们的原理验证演示提供了一种方法，同时克服原型FTJ的三个主要缺点：硅兼容的铁电体，大电阻，高速操作的大读取电流。
2020-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
