Magnetic anisotropy in strained manganite films and bicrystal junctions
研究了LSMO锰氧化物薄膜和双晶结的输运和磁性。在STO、LAO、NGO和LSAT衬底上外延生长了锰氧化物薄膜，用两种磁共振谱技术测定了薄膜的磁各向异性。正交非晶非晶衬底的各向异性导致薄膜在衬底平面内的磁性能表现出单轴各向异性，与立方衬底相比，各向异性很小（约0.3%）。研究了锰氧化物晶体学基面不同倾斜度的样品以及晶体学轴旋转的双晶结（RB结）和基面倾斜的双晶结（TB结）。结果发现，在相邻的非政府组织基板上的磁各向异性的值可以通过改变基板的倾斜角从0度到25度而变化。对锰氧化物双晶结的磁各向异性测量表明，两种类型的双晶边界RB和TB都存在两个铁磁有序的自旋子系统。TB结的磁电阻值随温度的降低而增大，但随取向差角的增大而增大，甚至结内部分易磁化轴的取向差都不改变。对双晶结电导的电压依赖性的分析表明，LSMO双晶结的低磁电阻是由两种散射机制引起的：低温下由于双晶界面无序层中强的电子-电子相互作用，自旋极化载流子的自旋翻转和高温下反铁磁振子的自旋翻转.
2012-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced magnetoresistance in perpendicular magnetic tunneling junctions with MgAl2O4 barrier
研究了MgAl_2O_4阻挡层垂直磁性隧道结。研究发现，在MgAl_2 O_4基结中，反应射频溅射O_2是获得强垂直磁各向异性和大隧穿磁电阻的必要条件。在400 ℃退火的样品中，界面垂直磁各向异性能量密度为2.25 mJ/m ~ 2。还实现了60%的增强的磁阻。发现隧穿磁阻下降到零偏置值的一半时的Vhalf偏置电压为约1V，这基本上高于MgO基结的偏置电压。
2022-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Asymmetric Bias Dependence in Double Spin Filter Tunnel Junctions
在双自旋过滤器（SF）隧道结中，自旋信息的产生和分析完全来自双电极的SF效应。在这篇文章中，我们数值评估的偏置依赖的磁阻在这样的隧道结（超导金属/ SF /超导绝缘体/ SF /超导金属），特别是在使用不同的SF材料的情况下。在WKB近似下，可以得到具有非单调和非对称偏置依赖性的大磁阻效应。我们说明了系统的影响，隧道势垒的高度，隧道势垒的厚度，和交换能量分裂的磁阻，特别是专注于非对称行为的磁阻偏置依赖。
2009-04-28 cond-mat.mtrl-sci
First principles investigation of magnetocrystalline anisotropy at the L2$_1$ Full Heusler|MgO interfaces and tunnel junctions
用第一性原理计算研究了Heusler合金$|$ MgO界面的磁晶各向异性。结果表明，Co封端的Co $_{2}$ FeAl $|$ MgO界面表现出垂直磁各向异性，最高可达1.31 mJ/m $^2$，而FeAl封端的界面表现出面内磁各向异性.原子层分辨分析表明，Co $_{2}$ FeAl $|$ MgO界面垂直磁各向异性的起源可以归因于界面Co原子的面外轨道贡献。同时，Co $_{2}$ MnGe和Co $_{2}$ MnSi与MgO的界面倾向于有利于所有终端的面内磁各向异性。
2016-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Stability and Electrical Control of Magnetization of Heusler/Oxide Interface and Non-collinear Spin Transport of Its Junction
对于下一代自旋电子器件，如计算机存储器和逻辑芯片，需要同时满足高热稳定性、低功耗和高自旋极化。本文从第一性原理出发，研究了Co2 FeAl（CFA）/MgO的热稳定性（结构和磁化强度）以及电场对磁各向异性的控制。CFA/MgO界面的结构热稳定性的相图示出。Fe-O轨道杂化产生的界面磁各向异性提供了高的磁热稳定性和低的杂散场。我们发现电场通过巨大的磁电效应（各向异性能量系数β ~10-7 erg/V cm）对这种双晶各向异性产生巨大的改变。我们的自旋电子结构和非共线输运计算表明，高自旋极化的界面态和良好的磁电阻特性的CFA/MgO/CFA垂直磁性隧道结。
2013-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Determining Perpendicular Magnetic Anisotropy in Fe/MgO/Fe Magnetic Tunnel Junction: A DFT-Based Spin-Orbit Torque Method
该研究利用 JunPy 融合第一性原理自洽 Hamiltonian 与分治技术，通过解析自旋轨道耦合及轨道分辨 SOT 的角度依赖，测定 Fe/MgO/Fe MTJ 的垂直单轴磁各向异性。
2023-08-18 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
Resonant TMR inversion in LiF/EuS based spin-filter tunnel junctions
当杂质能级而不是直接隧穿主导输运过程时，共振隧穿可以导致逆隧穿磁电阻。我们制备了CoFe/LiF/EuS/Ti混合磁性隧道结，其中外延LiF能垒与多晶EuS自旋过滤势垒相连。由于LiF的水溶性，这些器件在原位完全封装。该器件在低偏置电压下显示出高达16%的相当大的正TMR，但在更高的偏置电压下显示出明显的反TMR。TMR反转对LiF的厚度有敏感的依赖性，当LiF的厚度足够大并恢复其本征性质时，TMR反转的趋势消失。
2016-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Spin filtering in CrI$_3$ tunnel junctions
最近发现的二维范德瓦尔斯晶体的磁性引起了人们的广泛关注。在这些材料中，CrI $_3$是一种磁性半导体，在施加的磁场的影响下表现出反铁磁和铁磁有序之间的转变。在这里，使用基于密度泛函理论的第一性原理方法，我们探讨了自旋相关的隧道结形成的面心立方Cu（111）电极和CrI $_3$隧道势垒的输运。我们发现铁磁有序的四层CrI $_3$的隧穿电流的自旋极化率约为100%，与CrI $_3$中磁有序变化相关的隧穿磁电阻约为3,000%。这种行为是理解的自旋和波矢量相关的倏逝态的CrI $_3$，控制隧道电导。我们发现了一个相当大的电荷转移从铜到CrI $_3$，这增加了新的功能，在CrI $_3$为基础的隧道结的自旋过滤机制。我们的研究结果阐明了CrI 3隧道结中的自旋过滤机制，并为基于二维磁性晶体的磁阻器件的设计提供了重要的见解。
2019-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Impurity induced enhancement of perpendicular magnetic anisotropy in Fe/MgO tunnel junctions
采用第一性原理计算，研究了Cr和V杂质对Fe/MgO磁性隧道结的磁各向异性和自旋极化的影响.它表明使用层分辨各向异性计算技术，而在界面附近的杂质有一个激烈的影响，在降低垂直磁各向异性（PMA），它的位置在体内允许保持高表面PMA。此外，有效磁各向异性具有强烈的趋势，从面内到面外的字符作为Cr和V浓度的函数，有利于面外的磁化方向为约1.5 nm厚的Fe层在杂质浓度高于20%。同时，自旋极化不受影响，甚至在大多数情况下增强，有利于增加隧道磁电阻（TMR）值。
2014-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Anatomy of perpendicular magnetic anisotropy in Fe/MgO magnetic tunnel junctions: First principles insight
利用第一性原理计算方法，通过计算轨道和层分辨对总各向异性值的贡献，阐明了Fe/MgO磁性隧道结中垂直磁各向异性（PMA）的微观机制.结果表明，大的PMA值的来源远远不是简单地考虑Fe-3d $ and O-2p orbitals at the interface between the metal and the insulator. On-site projected analysis show that the anisotropy energy is not localized at the interface but it rather propagates into the bulk showing an attenuating oscillatory behavior which depends on orbital character of contributing states and interfacial conditions. Furthermore, it is found in most situations that states with $ d_{yz(xz)} $ and $ d_{z^2} $ character tend always to maintain the PMA while those with $ d_{xy} $ and $ d…
2013-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin PN Junctions: Giant Magnetoresistance, Tunable Circular Polarization, and Spin Zener Filter
本文提出自旋PN结概念，通过自旋依赖复合与隧穿机制实现近100倍磁阻增强、磁可调圆偏振发光及接近100%自旋极化注入，为磁电子学与光电子学提供通用设计范式。
2025-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Tunnel magnetoresistance of magnetic junctions with cubic symmetry of the layers
隧道磁结被认为是具有立方对称的硬磁层和软磁层。通过垂直于初始磁化方向的磁场分析了层的磁开关。在这种情况下，TMR比的附加峰值出现在基本上低于软层的各向异性能量的磁场值处。
2009-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Giant perpendicular magnetic anisotropy enhancement in MgO-based magnetic tunnel junction by using Co/Fe composite layer
具有垂直各向异性的磁性隧道结形成自旋转移矩磁性随机存取存储器（STT-MRAM）的基础，STT-MRAM是非易失性的、快速的、密集的，并且具有准无限写入耐久性和低功耗。基于密度泛函理论（DFT）计算，我们提出了一种磁性隧道结的替代设计，其包括具有大大增强的垂直磁各向异性（PMA）的Fe（n）Co（m）Fe（n）/MgO存储层，高达几mJ/m2，利用Fe/MgO的界面垂直各向异性以及应力-在bcc Co中发现了诱导的体PMA。当增加膜厚时，这种巨大的增强支配着退磁能。从Julliere模型估计的隧道磁电阻（TMR）是可比的纯Fe/MgO的情况。我们讨论的优点和缺陷的实际制造的结构，并提出了Fe（3 ML）Co（4 ML）Fe（3 ML）作为存储层的MgO基STT-MRAM单元。应变bcc Co中的大PMA被解释在布鲁诺模型的框架中由MgO施加的应变和随之而来的dyz和dz 2少数自旋带的能量变化。
2020-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Brillouin zone spin filtering mechanism of enhanced TMR and correlation effects in Co(0001)/h-BN/Co(0001) magnetic tunnel junction
本文描述了磁隧道结（MTJ）的“布里渊区自旋滤波”机制，并以具有六方氮化硼（h-BN）隔离层的六方钴电极MTJ为例进行了研究。基于密度泛函理论（LDA-DFT）的局域密度近似，我们对Co（0001）/h-BN/Co（0001）MTJ的计算结果表明，由于布里渊区滤波机制，该器件具有较高的TMR。由于h-BN特殊的复杂能带结构，该体系的自旋相关隧穿电导对BN带隙内费米能级位置的微小变化非常敏感。BN的掺杂以及因此而改变费米能级位置可能导致TMR的几个数量级的变化。我们还表明，考虑到关联效应的DFT水平以外的需要准确地描述费米能级的位置，从而系统的输运性质。我们的研究表明，基于hcp Co-Pt或Co-Pd无序合金电极和p掺杂六方BN间隔层的新型MTJ是自旋转移矩磁阻随机存取存储器（STT-MRAM）的有希望的候选者。
2015-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Understanding stability diagram of perpendicular magnetic tunnel junctions
研究了具有底部钉扎参考层和复合自由层的垂直磁性隧道结（MTJ）。不同厚度的FL进行了测试，以获得隧道磁阻（TMR）比和垂直磁各向异性之间的最佳平衡。在400 $^\circ$ C下退火后，1.5 nm厚的CoFeB子层的TMR比率在室温下达到180%，在20 K下达到280%，其中MgO隧道势垒厚度对应于电阻面积积RA = 10 Ohm $\mathrmμ$ m $^2$。在直径为130 nm的柱状MTJ中测量的电压-磁场稳定性图表明了开关过程中自旋转移矩（STT）、压控磁各向异性（VCMA）和温度效应之间的竞争。扩展的稳定性相图模型，考虑到所有三个参数和有效的阻尼独立测量使用宽带铁磁共振技术，使两个STT和VCMA系数，负责FL磁化切换的确定。
2017-01-23 cond-mat.mtrl-sci
CoFeB Thickness Dependence of Thermal Stability Factor in CoFeB/MgO Perpendicular Magnetic Tunnel Junctions
研究了垂直各向异性CoFeB/MgO磁性隧道结（p-MTJ）中记录层的热稳定性因子（delta），并研究了不同CoFeB记录层厚度和结尺寸对记录层热稳定性的影响。在具有不同厚度的所有系列的p-MTJ中，Δ几乎与直径为48-81 nm的结尺寸无关。δ的值随着记录层厚度的增加而线性增加。线性拟合的斜率很好地解释了基于成核型磁化反转的模型。
2012-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Bidirectional switching assisted by interlayer exchange coupling in asymmetric magnetic tunnel junctions
研究了自旋转移矩、层间交换耦合电压调制和磁各向异性对垂直磁性隧道结（p-MTJ）开关行为的综合影响。在非对称p-MTJ中，层间交换耦合的线性电压依赖性使得有效垂直各向异性势垒对于两个电压极性都降低。这种机制被证明是降低临界开关电流和有效激活能。最后，我们分析了通过层间交换耦合开关的可能性。
2020-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-filter tunnel junction with matched Fermi surfaces
将自旋极化电流有效地注入半导体中是构建基于半导体的自旋电子器件的基本先决条件。在这里，我们使用非弹性电子隧穿光谱表明，自旋过滤器型自旋注入器的效率是有限的隧穿电子的自旋散射。通过匹配电流注入源和目标电极材料的费米表面形状，可以显著增加外延铁磁绝缘体隧道结中的自旋注入效率。我们的研究结果表明，不仅结构，而且费米面匹配是重要的，以抑制自旋电子器件中的散射过程。
2012-08-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunnel magnetoresistance of Fe3O4/MgO/Fe nanostructures
本文研究了具有（001）层取向的Fe_3 O_4/MgO/Fe磁性隧道结。分析了在不同磁场作用下，层间磁化矢量夹角对结磁能的影响。隧道磁阻计算作为外部磁场的函数。与具有单向各向异性的结相比，结切换需要显著较低的磁场。
2010-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Interplay of voltage control of magnetic anisotropy, spin transfer torque, and heat in the spin-orbit torque switching in three-terminal magnetic tunnel junctions
我们使用三端磁性隧道结（MTJ）设计的无场开关的自旋轨道转矩（SOTs），系统地研究了双电压脉冲对开关性能的影响。我们表明，SOT脉冲和MTJ偏置脉冲的并发动作允许降低临界开关能量低于典型的自旋转移扭矩的水平，同时保持在亚ns时间尺度上切换MTJ的能力。通过执行直流和实时电气测量，我们歧视和量化的MTJ偏置所产生的三个影响：电压控制的垂直磁各向异性，电流感应加热，和自旋转移扭矩的变化。实验结果得到了微磁学模型的支持。我们观察到，取决于脉冲持续时间和MTJ直径，不同的效果带头协助SOTs在磁化反转过程中。最后，我们提出了一个紧凑的模型，允许评估的影响，由于MTJ偏置的关键开关参数的每个效果。我们的研究结果提供了输入，以优化开关的三端设备作为时间，尺寸和材料参数的函数。
2021-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Annealing stability of magnetic tunnel junctions based on dual MgO free layers and [Co/Ni] based thin synthetic antiferromagnet fixed system
我们研究了基于双MgO自由层和薄固定系统的底部钉扎垂直磁化磁性隧道结的退火稳定性，所述薄固定系统包括硬[Co/Ni]多层反铁磁耦合到薄Co参考层和FeCoB偏振层。使用传统的磁强计和先进的宽带铁磁共振，我们确定的磁性隧道结的每个子单元的属性，并证明这种材料的选择可以确保一个令人满意的弹性400 $^\circ$ C的热退火所需的固态磁存储器应用。双MgO自由层具有退火鲁棒性0.4 T有效各向异性，并且对于最艰难的退火条件，其吉尔伯特阻尼仅从0.007轻微增加到0.010。在固定系统内，铁耦合剂和纹理破坏TaFeCoB层保持高于0.8 mJ/m $^2$的层间交换，而合成反铁磁体内的Ru反铁耦合剂层保持高于-0.5 mJ/m $^2$的耦合。这两个强耦合在最艰难的退火后保持隧道结的整体功能性，尽管薄Co层各向异性的逐渐退化可能降低自旋扭矩存储器应用中的操作裕度。基于这些发现，我们提出了下一代磁性隧道结的进一步优化路线。
2017-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Improved tunneling magnetoresistance at low temperature in manganite junctions grown by molecular beam epitaxy
我们报道了分子束外延生长的La0.65Sr0.35MnO3/SrTiO 3/La0.65Sr0.35MnO3隧道结的电阻随磁场的变化，表明在低温下具有极高的隧穿磁电阻（TMR）的大磁场窗口。通过360^/circ扫描面内外加场取向，TMR显示出4重对称性，即双轴各向异性，与晶轴对齐，但不与结几何长轴对齐。TMR在4K下达到~ 1900%，对应于假设相同界面的> 95%的界面自旋极化。这些结果表明，单轴各向异性是不必要的大TMR，并奠定了未来的改善在锰氧化物结的TMR。
2011-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin transfer torque oscillator based on asymmetric magnetic tunnel junctions
研究了基于CoFeB/MgO/CoFeB非对称磁性隧道结的自旋转移矩振荡器。我们观察到微波旋进结的自由磁化层的厚度不同。利用MTJ中自由层和参考层之间的铁磁层间交换耦合和薄CoFeB电极中的垂直界面各向异性，我们证明了纳米尺度的器件可以在不施加外部磁场的情况下产生高频信号。在1.5 GHz时，振荡幅度超过10 nV/Hz ^[0.5]。
2011-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Interface states in CoFe2O4 spin-filter tunnel junctions
自旋过滤隧穿是产生高自旋极化电流的一种很有前途的方法，是自旋电子学应用的关键组成部分。在这项工作中，我们探讨了跨自旋过滤器材料CoFe 2 O 4与Au电极，几何形状，它提供了几乎完美的晶格匹配在CoFe 2 O 4/Au（001）界面的隧穿电导。使用密度泛函理论计算，我们证明了界面态在控制该隧道结中的输运自旋极化中起着决定性的作用。对于一个现实的CoFe 2 O 4势垒厚度，我们预测隧道自旋极化约为-60%。我们表明，这个值低于预期的基础上考虑的自旋极化能带结构的CoFe 2 O 4，因此，这些界面状态可以发挥不利的作用。我们认为，这是亚铁磁性铁氧体的一个相当普遍的特点，并可能对自旋过滤器隧穿应用产生重要影响。
2013-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Buffer influence on magnetic dead layer, critical current and thermal stability in magnetic tunnel junctions with perpendicular magnetic anisotropy
我们对Ta/Ru基缓冲层及其对从MTJ应用角度来看至关重要的特性（例如临界开关电流和热稳定性）的影响进行了深入研究。我们研究了由缓冲层/FeCoB/MgO/FeCoB/Ta/Ru多层膜组成的三种不同缓冲层的器件：Ta 5 / Ru 10 / Ta 3，Ta 5 / Ru 10 / Ta 10和Ta 5 / Ru 20 / Ta 5（所有厚度均为nm）。此外，我们研究系统与一个单一的FeCoB层沉积在上面以及下面的MgO屏障。通过XRD和原子力显微镜测量确定缓冲层的晶体学织构和粗糙度。此外，我们检查磁畴图案，磁死层厚度和垂直磁各向异性场为每个样品。最后，我们研究了横向尺寸从1 μm到140 nm的纳米柱结的电流感生磁化翻转效应。具有最厚死层的缓冲层Ta 5 / Ru 10 / Ta 3与具有最薄死层Ta 5 / Ru 20 / Ta 5的缓冲层相比，在热稳定性因子方面表现出大的增加，同时具有稍低的临界电流密度值。
2015-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized Josephson and quasiparticle currents in superconducting spin-filter tunnel junctions
本文从理论上研究了自旋滤波对超导隧道结中约瑟夫森电流和耗散准粒子电流的影响。结合准经典格林函数和隧穿哈密顿方法，我们描述了由两个超导引线组成的一般结的输运性质，有效交换场h由自旋过滤绝缘势垒隔开。我们发现除了总自旋投影Sz = 0的库珀对隧穿外，等自旋库珀对对约瑟夫森电流也有贡献.后者是有限的，不受自旋过滤器效应的影响，提供的字段h和磁化的障碍是非共线的。我们还确定了对称结的准粒子电流，并表明微分电导可能会在不同的电压值，这取决于自旋过滤器的极化，以及交换场和势垒的磁化强度之间的相对角度表现出峰值。我们的研究结果提供了一个合理的解释现有的实验约瑟夫森结与磁势垒，预测新的影响，并显示如何在混合结构中的自旋极化超电流可以创建。
2012-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
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
Tunneling magnetoresistance in devices based on epitaxial NiMnSb with uniaxial anisotropy
我们证明隧道磁阻（TMR）结的基础上的三层系统，包括外延NiMnSb，氧化铝和CoFe三层。在室温下，该结的隧穿磁电阻Δ R/R为8.7%，在4.2K时增加到14.7%。这些层显示出清晰的分离开关和小的铁磁耦合。NiMnSb层中的单轴面内各向异性导致取决于施加磁场的方向的不同的切换特性，该效应可用于传感器应用。
2005-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oxide layer boron leads to reduced symmetry spin filtering magnetic tunnel junctions
对FeCoB/MgO/FeCoB隧道结的实验研究表明，硼在溅射过程中扩散到MgO中，形成多晶Mg-B-O区。这些隧道结提供高隧穿磁阻值和低RA产物。然而，Mg-B-O区域的晶体结构仍然未知。使用密度泛函技术，我研究了三种潜在的镁（B）氧化物，包括Mg $_{2}$ B $_{2}$ O $_{5}$（单斜晶系和三斜晶系）和斜方晶系矿物Kotoite（Mg $_3$ B $_2$ O $_6$）。Kotoite是形成磁性隧道结的最佳候选者。Kotoite的（100）面与（001）MgO具有良好的晶格匹配，并且在退火过程中可以将相邻的FeCo模板化为bcc层。Kotoite的复杂能带结构分析表明，C $_{2v}$ $\tildeΔ_1$带具有比C $_{2v}$ $\tildeΔ_4$带小得多的虚k分量。基于对称性分析，FeCo中的多数自旋$Δ_1$带应与Kotoite $\tildeΔ_1$带良好耦合，而少数FeCo $Δ_5$将与$\tildeΔ_4$带部分耦合。Kotoite提供了一种新的途径，高隧穿磁电阻的基础上自旋过滤的低对称性的氧化物区域。
2009-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strength of the symmetry spin filtering effect in magnetic tunnel junctions
研究了Fe/MgO/Fe磁性隧道结（MTJ）的对称性自旋过滤效应（由该效应引起的隧穿磁阻（TMR）在大势垒厚度下的渐近行为定义）的强度。通过对体相Fe的能带结构和MgO的复合能带结构的分析，我们预测了Fe/MgO/Fe MTJ中TMR随MgO层数增加而线性增加的对称自旋过滤效应\emph{native}，即$N$。\emph{Ab initio}计算的Fe/MgO/Fe MTJ的传输函数证实了我们的理论预测的强度的对称自旋过滤效应在宽范围的能量和$N$。计算还表明，Fe/MgO界面上的对称自旋过滤效应和少数自旋通道中较小的表面传输函数的\emph{combination}是导致$N \geqslant 8$中Fe/MgO/Fe MTJ的大$TMR>10,000\%$的原因.所提出的对源自块体电极材料的能带结构的对称滤波效应的强度的分析可以用作在需要高TMR的新兴技术的背景下快速材料发现搜索合适电极的工具。
2015-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Possibility of exchange switching ferromagnet - antiferromagnet junctions
本文研究了由铁磁金属（FM）、反铁磁导体（AFM）和闭合电路的非铁磁金属组成的磁性结中的电流流动。具有高各向异性和晶格中磁性原子的钉扎自旋的FM层相对于AFM层充当自旋注入器。为了在AFM层中获得最终的磁化，施加磁场，其可以变化以控制磁化。来自FM层的自旋极化电流产生扭矩，并使得可以切换磁化。一种可能性，以降低阈值电流密度的数量级的磁场的装置。
2010-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Effect of magnetic anisotropy on spin-dependent thermoelectric effects in nanoscopic systems
传统的和自旋相关的热电效应的电子输运通过纳米系统表现出磁各向异性$-$与单轴和横向组件$-$的理论研究在线性响应制度。特别地，将具有嵌入势垒中的大自旋杂质$-$（磁性原子或磁性分子$-$）的磁性隧道结视为示例。由于与杂质的磁相互作用，穿过结的传导电子可以在杂质上散射，这可以有效地导致电子与杂质之间的角动量和能量交换。正如我们所展示的，这样的过程对系统的热电响应有着深远的影响。具体而言，我们提出了一个详细的分析电荷，自旋和热导，连同塞贝克和自旋塞贝克系数（热电势）。由于散射机制也涉及电子被非弹性散射回同一电极的过程，因此在没有电荷传输通过结的情况下，也可以预期自旋和能量的流动。这反过来又导致有限的自旋热电势，而磁各向异性对这种效应的发生起着关键作用。
2015-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field-induced parametric excitation of exchange magnons in a CoFeB/MgO junction
电场控制的磁化动力学是低功率自旋电子器件的重要组成部分。在这封信中，我们证明了电场诱导的CoFeB/MgO结的参数激发通过使用界面的面内磁各向异性。当面内磁各向异性与外磁场平行时，利用电场诱导参量激发，可以有效地激发磁振子。它的波长和波数通过改变输入功率和施加电压的频率来调谐。一个广义的唯象模型来解释潜在的作用的电场扭矩。无焦耳热的电激励为磁振子器件的发展和磁系统中各种非线性动力学的研究提供了良好的机会。
2021-12-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Numerical study of pi-junction using spin filtering barriers
通过考虑铁磁绝缘体的能带结构，数值研究了铁磁绝缘体中的约瑟夫森输运。通过使用递归格林函数方法，我们发现在完全自旋极化FI（FPFI）的情况下，例如，La $_2$ BaCuO $_5$。此外，0-π转变诱导通过增加FPFI的厚度。另一方面，在Eu的导电d和定域f电子之间的强d-f杂化的情况下，通过Eu硫族化物的约瑟夫森电流显示出π结行为。这种基于FI的约瑟夫森结可能成为未来量子信息器件架构中的一个元素。
2010-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Voltage Control of a van der Waals Spin-Filter Magnetic Tunnel Junction
原子薄的三碘化铬（CrI3）最近被确定为层状反铁磁绝缘体，其中相邻的铁磁单层反铁磁耦合。这种不寻常的磁性结构自然地包括一系列反对准自旋过滤器，其可以用于制造具有非常大的隧穿磁阻（TMR）的自旋过滤器磁性隧道结。在这里，我们报告的电压控制的TMR形成的四层碘化铬夹在单层石墨烯接触的双栅极结构。通过在固定磁场下改变栅极电压，器件可以在具有相同净磁化但电阻显著不同（十倍或更多）的双磁性状态之间可逆地切换。此外，在不切换状态的情况下，由于自旋相关隧道势垒与石墨烯接触中的载流子分布变化的组合，TMR可以在17，000%和57，000%之间连续调制。我们的工作展示了新型的磁慢化晶体管作用，并为电压控制的范德华自旋电子器件开辟了可能性。
2018-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ion beam modification of magnetic tunnel junctions
采用铁磁共振、振动样品磁强计和面内电流隧穿技术研究了400 keV $Ar^+$离子辐照对面内磁化磁性隧道结（MTJ）叠层磁、电性能的影响。辐照引起的磁各向异性，耦合能量和隧道磁阻（TMR）的变化表现出相关的依赖于离子注量，这使我们能够区分两种辐照制度。在低注量区域，$Φ < 10^{14} cm^{-2}$，保持了具有功能性MTJ所需的参数：在饱和磁化强度$M_S$的小幅降低之后，FeCoB自由层（FL）的各向异性被微弱地调制; TMR连续降低;层间交换耦合（IEC）和交换偏置（EB）略微降低。在高通量区域，$Φ > 10^{14} cm^{-2}$，MTJ被呈现为非磁性：FL各向异性的调制是强的，这是由$M_S$的强烈降低引起的，归因于FL和Ta盖层之间的高度界面混合; EB和IEC也丢失，可能是由于构成合成反铁磁体的层的混合;由于MgO阻挡层和MgO/FeCoB界面的辐照劣化，TMR消失。我们表明，周围的FL层起着决定性的作用，在确定的磁各向异性演变的趋势导致的照射，并且存在一个离子注量窗口，这样的调制的磁各向异性可以发生，而不会失去的TMR或磁配置的MTJ。
2020-04-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Multiple Frequency Steps in Synthetic Antiferromagnet Based Double Spin Josephson Junctions Using CoFeB and Fe3Sn
本文提出一种基于CoFeB和Fe3Sn的自旋超流类SQUID器件，利用铁磁体中的自旋超流模拟超导态，发现其频率随磁场和自旋电流先增后减并呈现多重频率台阶，可应用于纳米振荡器、探测器及神经形态计算。
2024-01-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Interface moment dynamics and its contribution to spin-transfer torque switching process in magnetic tunnel junctions
对于涉及垂直磁化的磁性隧道结的存储器应用的实际问题是在高偏置电压下开关特性的可靠性。通常已经观察到，在高偏置下，存在额外的误差过程，其导致在偏置电压进一步增加时切换概率降低。我们确定的主要原因，这种错误上升的过程中，通过检查的开关统计作为偏置电压和外加电场的函数，并在实时的结开关动态。这些实验表明，一个巧合的发病误差上升和存在一个新的低频微波发射远低于各向异性场所规定的。我们表明，在一个少的宏观自旋耦合的数值模型，这是一致的界面区域与集中的垂直各向异性，并在那里的磁矩有限的交换耦合到其余的层。这些结果表明，高频界面磁矩动力学在确定这些隧道结器件的开关特性中起着重要作用。
2019-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunneling anomalous Hall effect in a ferroelectric tunnel junction
本文对铁电隧道结（FTJ）中由铁电势垒中的自旋轨道耦合（SOC）引起的隧道反常霍尔效应（TAHE）进行了理论研究。对于具有大SOC的铁电势垒，如正交晶系HfO2和BiInO3，我们预测的隧道反常霍尔电导率（TAHC）的实验测量值。我们表现出强烈的各向异性在TAHC取决于SOC的类型。对于SOC具有相等的Rashba和Dresselhaus参数，我们预测完美的各向异性与零TAHC某些磁化方向。TAHC通过铁电极化反转改变符号，提供FTJ的新功能。相反，测量作为磁化方向的函数的TAHC提供了一种有效的方式来量化绝缘屏障中的SOC类型。我们的研究结果提供了一个新的见解TAHE和潜在的设备应用程序的开放途径。
2019-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Perfect Spin-filtering and Giant Magnetoresistance with Fe-terminated Graphene Nanoribbon
采用第一性原理输运模拟方法研究了Fe封端锯齿形石墨烯纳米带（zGNR）的自旋相关电子输运性质。这种zGNR结的自旋结构可以通过外加磁场来控制，并且在小偏压下的MR>1000，在外加均匀磁场下的自旋过滤器性能良好.
2011-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetization reversal driven by spin-transfer-torque in perpendicular shape anisotropy magnetic tunnel junctions
垂直形状各向异性自旋转移矩磁性随机存取存储器（PSA-STT-MRAM）的概念在于将存储层厚度增加到与单元直径相当的值，以在磁性存储层中引起垂直形状各向异性。利用该贡献，由于热稳定性因子$Δ$的增强，STT-MRAM的缩小尺寸可扩展性可以向亚20 nm技术节点扩展。虽然较大的存储层厚度改善了$Δ$，但是预期其会负面地影响写入电流和切换时间。因此，单元尺寸（直径、厚度）的优化对于获得足够高的$Δ$同时保持适度的写入电流是极其重要的。微磁模拟进行了不同的柱厚度的固定的横向尺寸为20 nm。的开关时间和反转机制进行了分析，作为施加的电压和存储层的纵横比（AR）的函数。对于AR $<$ 1，磁化反转类似于类宏自旋机制，而对于AR $>$ 1，观察到非相干反转，其特征在于在铁磁体/绝缘体界面处的横向畴壁的成核，然后沿着柱的垂直轴传播。进一步观察到，开关时间的倒数线性地依赖于所施加的电压。该研究扩展到20 nm以下的宽度，$Δ$的值约为80。据观察，所需的电压，以扭转的磁性层的横向尺寸减小，伴随着从宏观自旋反转的高纵横比的屈曲状反转的过渡。
2021-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-dependent thermoelectric effects in transport through a nanoscopic junction involving spin impurity
在线性响应机制下，研究了磁性隧道结中大自旋杂质（如磁性分子或原子）嵌入势垒时的常规热电效应和自旋相关热电效应。杂质由巨自旋哈密顿量描述，同时考虑了单轴和横向磁各向异性。由于磁各向异性的横向分量的存在，隧穿电子的自旋可以在杂质上的散射期间被反转，即使在低温区域中。这种反转是由于隧穿电子与磁性杂质的交换相互作用而出现的。我们计算了Seebeck系数和自旋Seebeck系数，并分析了它们对自旋杂质和隧道结的各种参数的依赖关系。此外，传统的和自旋的品质因数，以及电子的热导的贡献被认为是。我们还表明，纯自旋电流可以驱动的自旋偏置施加到结自旋杂质，即使没有电子转移之间的电极可以发生。基本机制采用单电极隧穿过程（电极-自旋交换相互作用）和杂质作为角动量的中间库。
2014-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of crystallographic anisotropy on the resistance switching phenomenon in perovskites
研究了不同晶向的外延生长的Y-Ba-Cu-O（YBCO）薄膜的金属/钙钛矿接触电阻开关效应。设计并制备了三种类型的Ag/YBCO结，其接触限制在（i）c轴方向，（ii）ab平面方向，和（iii）两者，并测量了它们的电流-电压特性。类型（i）结表现出常规的双极电阻切换行为，而在其他两种类型中，低电阻状态是不稳定的，并且它们的电阻迅速松弛到初始高电阻状态。基于氧扩散的情况下，解释这种行为的物理机制，进行了讨论。
2012-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunneling anisotropic magnetoresistance and spin-orbit coupling in Fe/GaAs/Au tunnel junctions
本文报道了在外延金属半导体系统Fe/GaAs/Au中观察到的隧穿各向异性磁电阻效应。所观察到的电阻的两重各向异性可以通过反转偏置电压来切换，这表明该效应源于界面处的自旋-轨道耦合的干涉。相应的模型计算再现实验结果非常好。
2006-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic field filtering of the hinge supercurrent in unconventional metal NiTe$_2$-based Josephson junctions
本研究在NiTe₂基约瑟夫森结中观测到显著铰链超流，发现沿电流方向的面内磁场可滤除体超流、保留纯净铰链超流，结合理论计算证实了该材料的非常规属性与受阻铰链态，为探测拓扑/非常规材料的边界态提供了有效手段。
2023-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Magnetic oscillations driven by the spin Hall effect in 3-terminal magnetic tunnel junction devices
我们发现，钽微带中的直流电流可以通过自旋霍尔效应（SHE）的自旋力矩在相邻的纳米磁体中诱导稳态磁振荡。通过接触纳米磁体的磁性隧道结（MTJ）电检测振荡。可以使用MTJ偏置来控制振荡频率以调谐磁各向异性。因此，在该3端器件中，SHE扭矩和MTJ偏置提供了对振荡幅度和频率的独立控制，从而实现了用于开发可调谐自旋扭矩纳米振荡器的新方法。
2012-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of Fe$_{80}$B$_{20}$ insertion on the properties of dual-MgO perpendicular magnetic tunnel junctions
我们探讨了Fe_（80）B_（20）在底部钉扎磁性隧道结（MTJ）中双MgO自由层（FL）的Co $_{20}$ Fe $_{80}$ B $_{20}$ /MgO界面处插入的影响。在膜沉积之后，在真空中在350 $^\circ$ C和400 $^\circ$ C下将MTJ叠层退火30分钟。面内电流隧穿测量进行表征的MTJ的磁输运特性。传统的磁强计测量和铁磁共振进行估计的饱和磁化强度，有效的垂直各向异性场和Gilbert阻尼的双MgO FL作为Fe $_{80}$ B $_{20}$厚度和退火温度的函数。在掺杂0.2 - 0.4 nm的$_{80}$-B-$_{20}$的情况下，FLS的垂直磁各向异性（PMA）增大，但隧道磁电阻（TMR）和阻尼值基本不变。随着Fe $_{80}$ B $_{20}$层厚度的进一步增加（0.6 - 1.2 nm），TMR和PMA均降低，并且阻尼显著增加。这项研究展示了一种新的方法来调整性能的MTJ堆叠与双MgO FL高达400 $^\circ$ C退火，这使得MTJ堆叠的各种应用。
2021-04-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin polarized tunneling in MgO-based tunnel junctions with superconducting electrodes
我们用一个铁磁电极和一个超导Al-Si电极制备了磁性隧道结。将纯钴电极与Co-Fe-B合金和Heusler化合物Co2 FeAl进行了比较。隧穿电子的极化确定使用的Maki-Fulde模型，并讨论了随着自旋轨道散射和总的成对破坏参数。在不同温度下对这些结进行退火，研究了Co-Fe-B/ MgO/ Co-Fe-B结巨隧穿磁电阻比的对称滤波机制。
2011-12-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
High frequency voltage-induced ferromagnetic resonance in magnetic tunnel junctions
研究了W缓冲层磁性隧道结中的电压感生铁磁共振（V-FMR）。永磁各向异性（PMA）的能量控制的CoFeB自由层的厚度直接沉积在W缓冲层和后退火过程中在不同的温度。PMA能量以及磁化阻尼通过分析在不同的场几何形状的场依赖的FMR信号来确定。优化的MTJ结构能够在超过30 GHz的频率下激发V-FMR。宏自旋模型被用来分析的V-FMR信号的字段和角度依赖性，并支持实验磁化阻尼提取。
2019-06-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A Low Temperature Functioning CoFeB/MgO Based Perpendicular Magnetic Tunnel Junction for Cryogenic Nonvolatile Random Access Memory
研究了CoFeB/MgO基垂直磁性隧道结（pMTJ）的准静态开关电压、高速脉冲写入误码率和低至9 K的耐温性能。pMTJ器件表现出高的磁阻（>120%）和可靠的（错误率<10-4）双向开关，具有2至200 ns的电压脉冲。在相同的写入条件下，器件在9 K下的耐久性超过300 K的耐久性三个数量级，在10 ns写入脉冲下工作超过10^12个周期。与350 K时的临界开关电压相比，9 K时的临界开关电压随脉冲宽度的增加而增加33%~ 93%。对毯式pMTJ膜堆叠的铁磁共振和磁化测量表明，增加的切换电压与随着温度降低的自由层的有效磁各向异性和磁化的增加相关联。我们的工作表明，基于CoFeB/MgO的pMTJ具有实现低温MRAM的巨大潜力，并且其低温磁化强度和有效磁各向异性可以进一步优化以降低操作功率并提高耐久性。
2019-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
All-Altermagnetic Tunnel Junction of RuO2/NiF2/RuO2
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Florida State University（佛罗里达州立大学）；National High Magnetic Field Laboratory（国家强磁场实验室）；Columbia University（哥伦比亚大学）
本文提出全自旋磁体隧道结，利用自旋磁体实现高磁阻和自旋过滤，克服传统磁隧道结的限制。
2026-03-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Equilibration and Filtering of Quantum Hall Edge States in Few-Layer Black Phosphorus
我们在少层黑磷（BP）器件中实现了p-p '-p结，并利用磁输运测量研究了不同电荷密度区域界面处边缘态的平衡和传输。我们观察到两个完全平衡，所有的边缘通道平衡，并在接口，和部分平衡，只有平衡只发生在模式相同的自旋极化。此外，结中具有低掺杂水平的内部p '区可以用作高掺杂p区的滤波器，这表明边缘沟道的栅极可调谐传输。
2020-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable Josephson diode effect in singlet superconductor-altermagnet-triplet superconductor junctions
本研究理论分析了单态超导体/交替磁体/三重态超导体约瑟夫森结，揭示了实现无磁场约瑟夫森二极管效应的四个关键条件，并证明通过栅极电势可高效调控超导整流器的效率符号与大小。
2025-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
