Target bias voltage effect on properties of magnetic tunnel junctions by biased target ion beam deposition
采用低能离子源（0-50 eV）和电压偏置靶，通过称为偏置靶离子束沉积（BTIBD）的沉积工具制备了具有AlOx阻挡层的磁性隧道结（MTJ）。BTIBD系统仅在所需靶上直接施加偏置电压，提供足够的溅射能量，避免薄膜沉积过程中的“溢出”污染。AlOx-MTJ的成功沉积证明了BTIBD制造具有良好膜质量的多层结构的能力。MTJ薄膜表面粗糙度和层间混合是导致低TMR性能的关键问题之一。在这里，通过研究偏置电压对MTJ性能的影响，通过测量Neel耦合场和TMR，我们认为，较低的偏置电压减少了混合时发生的顶部CoFe自由层沉积在AlOx势垒，但产生相对较高的表面粗糙度。另一方面，较高的能量沉积增强层间混合和表面平坦化。这种对偏置电压对膜特性的影响的理解可以用于优化MTJ性能。
2009-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Structural and Nanochemical Properties of AlOx Layers in $Al/AlO_x/Al$-Layer Systems for Josephson Junctions
$AlO_x$薄层的结构和纳米化学性质对先进电子器件的性能具有决定性作用。例如，它们经常用作基于约瑟夫森结的超导器件中的隧道势垒。然而，氧化参数对结构和纳米化学性质的影响的系统研究是罕见的，到现在为止，大多数研究集中在$AlO_x$层的电性能。本研究旨在通过应用透射电子显微镜结合电子能量损失谱分析不同制造的$AlO_x$层的结构和纳米化学性质，并将它们与制造参数相关联，以缩小这一差距。针对$AlO_x$在超导约瑟夫森结中作为隧道势垒的应用，在Si衬底上沉积了$Al/AlO_x/Al$层系统。我们将表明，非晶$AlO_x$层的氧含量和结构是强烈依赖于制造工艺和氧化参数。Al的动态和静态氧化产生缺氧的非晶$AlO_x$层，其中氧含量的范围从x = 0.5到x = 1.3，这取决于氧压力和衬底温度。通过$Al_2O_3$的电子束蒸发和反应溅射沉积来生长化学计量的结晶$γ-Al_2O_3$层的较厚层。
2019-10-28 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Oxygen stoichiometry and instability in aluminium oxide tunnel barrier layers
我们目前的X射线光电子能谱学数据表明，化学吸附氧先前观察到的薄AlOx层的表面上形成的室温热氧化是由氧化物中的氧空位绑定。通过用金属电极外涂或通过电子轰击来增加穿过氧化物的电场，将该表面化学吸附的氧驱动到空位位置中。由于这些氧位点的低结合能，随后的氧暴露将这些离子吸引回表面，重新形成化学吸附的O $_2^-$。Al/AlOx/Al隧道结结合电子轰击AlOx势垒显示出在4.2 K下的低频结电阻噪声水平的显著降低。
2005-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogenated Aluminum Doped Zinc Oxide as Highly Transparent and Passivating Indium-Free Recombination Junction for TOPCon-Based Bottom Cell
ODTÜ-GÜNAM, Center for Solar Energy Research and Applications（中东理工大学-古纳姆太阳能研究与应用中心）；SALD B.V.（SALD有限公司）；Department of Physics, Middle East Technical University（中东理工大学物理系）
针对ITO复合结的铟稀缺与溅射损伤问题，本文证明s-ALD制备的AZO:H配合AlOx覆盖层可在TOPCon底电池上实现高透过率与优异钝化，是有潜力的无铟复合结材料。
2025-10-20 cond-mat.mes-hall 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
Spin effects in single-electron tunneling in magnetic junctions
在顺序隧穿的极限下，对铁磁双结中自旋相关的单电子隧穿进行了理论分析。本文数值分析了中心电极（岛）的离散能谱对自旋积累、自旋涨落和隧道磁电阻的影响。结果表明，自旋涨落是显着的磁性以及在超导结。
1998-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental realization of single electron tunneling diode based on vertical graphene two-barrier junction
通常，石墨烯在其水平方向上用于设计新概念器件。在这里，我们报告了一个单电子隧穿二极管的基础上量子隧穿通过垂直石墨烯双势垒结。通过将扫描隧道显微镜（STM）尖端定位在沉积在石墨表面上的石墨烯纳米颗粒上方来形成结。由于双势垒结的不对称性，电子可以从针尖单向转移到石墨烯纳米管，但不能从石墨烯单向转移到针尖。这一结果为在垂直方向上设计新型石墨烯晶体管提供了有趣的机会。
2012-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence for defect-mediated tunneling in hexagonal boron nitride-based junctions
我们研究了金属-绝缘体-金属结中的隧穿效应，这些结采用了几个原子层的六方氮化硼（hBN）作为绝缘势垒。虽然低偏压隧道电阻随势垒厚度几乎呈指数增加，但在电流-电压曲线中可以看到细微的特征，表明hBN绝缘体中存在的本征缺陷对隧道传输的显著影响。特别是，观察到单电子充电事件，这在直接隧穿基本上较低的较厚势垒器件中更明显。此外，我们发现，退火的设备修改的缺陷状态，因此隧道签名。
2015-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic tunneling magnetoresistance and tunneling anisotropic magnetoresistance: spin-orbit coupling in magnetic tunnel junctions
研究了自旋轨道相互作用对铁磁/半导体/正常金属隧道结隧穿磁电阻的影响。隧道各向异性磁电阻（TAMR）的解析表达式内推导出的近似中的磁电阻的磁化方向上的依赖性的铁磁体起源于Bychkov-Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合出现在结界面和隧道区之间的干扰。我们还研究了铁磁/半导体/铁磁隧道结的输运性质，表明在这种结构中，自旋轨道相互作用不仅导致TAMR效应，而且导致常规隧道磁电阻（TMR）的各向异性。由此产生的各向异性隧穿磁电阻（ATMR）依赖于铁磁体中的绝对磁化方向。在所提出的模型中，取决于铁磁体的磁化方向，Bychkov-Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合的相互作用在铁磁体/超导导体界面处产生透射和反射自旋速率之间的差异，这导致费米表面处的各向异性局域态密度以及TAMR和ATMR效应。本文给出了Fe/GaAs/Fe隧道结的模型计算。此外，基于相当普遍的对称性考虑，我们推导出的形式的磁阻依赖于在铁磁体的磁化的绝对取向。
2008-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunneling magneto thermocurrent in CoFeB/MgO/CoFeB based magnetic tunnel junctions
研究了CoFeB/MgO/CoFeB磁性隧道结（MTJ）的隧穿磁热电势和隧穿磁热流。该设备显示出一个明确的热电性能的变化后，从平行到反平行取向的CoFeB层的磁化反转。当从并联切换到反并联时，热功率增加高达55%，而热电流下降45%。这些观察结果可以很好地解释的Onsager关系，考虑到隧道磁电阻的MTJ。这些发现对比以往的研究AlO为基础的MTJ系统，揭示隧穿磁热功率，但没有隧穿磁热电流。
2013-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Klein tunneling and magnetoresistance of \textit{p-n} junctions in Weyl semimetals
研究了Weyl半金属弹道\textit{p-n}结的零温电导和磁导。电子输运由\textit{n} -和\textit{p} -区域之间的Klein隧穿介导。在Weyl半金属中实现的手性异常在结的磁导中起着至关重要的作用。除了$\mathbf{B}$和结平面之间的角度很小的场取向之外，在弱和强磁场下，$B$中的磁导是正的和线性的。相反，常规\textit{p-n}结中的磁导总是负的。
2016-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Simulations of Inelastic Electron Tunneling Spectroscopyof Molecular Junctions
发展了一种广义格林函数理论，用于模拟分子结的非弹性电子隧穿谱。结合混合密度泛函理论计算，它已被应用到一个现实的分子结与octanedithiolate嵌入在两个金触点之间。计算的光谱与最近的实验结果非常一致。强的温度依赖性的实验IETS光谱也再现。结果表明，IETS是非常敏感的分子内构象和分子-金属接触的几何形状。
2005-02-26 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
Graphene Tunneling Transit-Time Terahertz Oscillator Based on Electrically Induced p-i-n Junction
我们提出并分析了一种基于异质结的石墨烯隧穿渡越时间器件，该异质结具有通过施加不同极性的栅极电压在石墨烯层中电诱导的横向p-i-n结。石墨烯层的耗尽i部分（在栅极之间）用作隧穿注入器和过渡区。使用开发的设备模型，我们表明，由于带间隧穿在i-部分产生的电子和空穴的弹道过境的结果在太赫兹频率范围内的负交流电导，使该设备可以作为太赫兹振荡器。
2009-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum oscillation of magnetoresistance in tunneling junctions with a nonmagnetic spacer
从理论上研究了隧道磁电阻（TMR）随间隔层厚度变化的量子振荡。这种振荡最近被观察到在隧道结与金属间隔在势垒电极界面。结果表明，动量选择由于绝缘势垒和传导通过量子阱状态的间隔，介导的扩散散射引起的障碍，是必要的功能，以解释所观察到的周期的TMR比的振荡和其渐近值厚隔离。
2002-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Aluminum Oxide Layers as Possible Components for Layered Tunnel Barriers
我们已经研究了Nb/Al/AlOx/Nb隧道结的输运性质，该隧道结具有通过（i）热氧化和（ii）等离子体氧化形成的氧化铝层，在完成的结构在高达550摄氏度的温度下的快速热后退火之前和之后。在高于300摄氏度的温度下进行后退火会导致热生长势垒的隧穿电导显著降低，而等离子体生长势垒仅在高于450摄氏度的退火温度下才开始改变。使用直接隧穿微观理论的结果拟合结的实验I-V曲线表明，在高于300摄氏度的温度下退火热生长的氧化物导致其平均隧道势垒高度从~1.8 eV大幅增加到~2.45 eV，而等离子体生长层的平均隧道势垒高度几乎不变，为~2.0 eV。这种差异，连同在电应力（击穿场高于10 MV/cm）下退火势垒的高耐久性，可以使全AlOx和SiO2/AlOx分层的“有顶”势垒能够用于先进的浮栅存储器应用。
2004-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Model of the Electrostatics and Tunneling Current of Metal-Graphene Junctions and Metal-Insulator-Graphene Heterostructures
本文基于Bardeen转移哈密顿方法建立金属-绝缘体-石墨烯异质结构隧穿电流模型，并以金属-石墨烯结为例揭示微分接触电阻的影响因素。
2013-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A ferromagnetic oxide semiconductor as spin injection electrode in magnetic tunnel junction
由室温铁磁半导体金红石Ti 1-xCoxO 2-d和铁磁金属Fe0.1Co0.9组成的磁性隧道结在15 K时表现出约11%的正隧穿磁电阻（TMR），表明Ti 1-xCoxO 2-d可以用作自旋注入电极. TMR随温度的升高而降低，在180 K以上消失。由于非晶势垒层和/或结界面的低质量，在高温下的TMR作用可能被非弹性隧穿传导所禁止。
2005-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Tunneling spectroscopy studies of aluminum oxide tunnel barrier layers
我们报告的扫描隧道显微镜和弹道电子发射显微镜研究的电子状态的未覆盖和化学吸附氧覆盖的表面的AlOx隧道势垒层。当化学吸附的氧离子通过电子轰击或热退火移动到氧化物中时，这些状态发生变化。前者，如果足够的能量，导致在局部良好定义的导带起始在约1 V，而后者导致在一个渐进的更高的局部导带起始，超过2.3 V的500和600 C的热退火。
2005-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Reduced leakage current in Josephson tunnel junctions with codeposited barriers
约瑟夫森结的制作使用两种不同的方法形成的障碍。所采用的三层是蓝宝石上的Nb/Al-AlOx/Nb，其中前两层是外延的。通过将Al表面暴露于O2或通过在O2背景中共沉积Al来形成氧化物阻挡层。共沉积过程中产生的结，表明理论预测的亚间隙电流和没有可测量的分流电导。与此相反，与热氧化形成的障碍的设备显示了一个小的分流电导除了预测的子间隙电流。
2010-12-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Spin tunneling in junctions with disordered ferromagnets
我们提供了令人信服的证据来建立，与一个人的基本猜测，隧道自旋极化（TSP）的非晶CoFeB是大于高度织构面心立方CoFeB。第一性原理的原子和电子结构的计算表明，测得的TSP和预测的s-电子自旋极化之间的惊人的协议。由于无序结构的三元合金，这些结果不仅强烈支持我们的共同理解隧道通过AlOx，但他们也描绘了关键的概念，需要在这样的复杂系统的首要考虑。
2007-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Tunneling spectroscopy probing magnetic and nonmagnetic electrodes in tunnel junctions
本文将隧道光谱应用于只有一个或没有铁磁电极的隧道结，研究磁性隧道结中准粒子的激发。利用非弹性电子隧穿谱研究了偏置效应的影响。这两种类型的结都显示出零偏置异常，与磁性隧道结（即具有两个铁磁电极的结）相比，该零偏置异常在尺寸和符号上不同。一个显着的差异也被发现取决于被探测的隧穿电子，这可能是由于激发的磁振子的材料。
2010-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Zener Tunneling in Semiconducting Nanotube and Graphene Nanoribbon p-n Junctions
提出了半导体碳纳米管和石墨烯纳米管pn结二极管的带间隧穿理论。特征长度和能量尺度，决定隧穿概率和电流进行评估。通过比较这些结构与传统的IV族和III-V族半导体中的齐纳隧穿过程，证明了对于相同的带隙，碳基一维结构具有更高的隧穿概率。一维碳结构的高隧穿电流幅度表明了高性能隧穿场效应晶体管的独特可行性。
2008-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature tunneling magnetoresistance in magnetite based junctions: Influence of tunneling barrier
本文研究了不同势垒材料（SrTiO_3、NdGa_3、MgO、SiO_2和Al_2 O（3-x））下的Fe_3 O_4基隧道结。与镍反电极和氧化铝屏障的结显示可重复的隧道磁阻（TMR）效应在室温下高达5%，几乎理想的开关行为。这个数字只是部分反映了固有的高自旋极化的Fe 3 O 4。由于结内有一个附加的串联电阻，它大大降低了。只有SiO2和Al 2 O（3-x）势垒提供了急剧开关所需的磁去耦电极。所观察到的TMR效应作为增加温度的函数的减少是由于自旋极化的减少和势垒中自旋散射的增加。在氧化物半金属中，磁铁矿具有提高TMR基器件性能的潜力。
2004-07-28 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
Temperature dependence of interlayer coupling in perpendicular magnetic tunnel junctions with GdOx barriers
具有GdOX隧穿势垒的垂直磁性隧道结显示出独特的电压可控层间磁耦合效应。在这里，我们调查的质量的GdOX势垒和耦合机制，在这些结通过检查的隧穿磁电阻和层间耦合的温度依赖性从室温下到11 K。的障碍被证明是良好的质量与自旋无关的电导只贡献了一小部分，14%，总的室温电导，类似于AlOX和MgO的障碍。然而，层间耦合，显示出一个非常强的温度依赖性，包括符号变化低于80 K。这种非平凡的温度依赖性没有描述以前的模型的层间耦合，可能是由于大感应磁矩的Gd离子在势垒。
2018-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Co2Cr0.6Fe0.4Al thin films and magnetic tunneling junctions
采用直流磁控溅射法在不同衬底和缓冲层上制备了理论预测的半金属Co 2 Cr 0. 6 Fe 0. 4 Al外延薄膜。通过X射线和电子束衍射（RHEED）表征样品，证明Heusler化合物的B2阶在Co位点上仅具有小的无序分区。制备了Co2Cr0.6Fe0.4Al电极、AlOx势垒和Co对电极的磁隧道结。从Julliere模型推导出Co_2Cr_0.6Fe_0.4Al在T=4K时的自旋极化率为54%。研究了Heusler电极的退火温度与隧道磁电阻效应大小之间的关系，并在STM和RHEED原位研究的基础上从形态和表面有序度的角度讨论了结果。
2006-12-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Effect of interface states on spin-dependent tunneling in Fe/MgO/Fe tunnel junctions
用第一性原理计算研究了外延Fe/MgO/Fe（001）隧道结的电子结构和自旋相关隧穿。对于小的MgO势垒厚度的少数自旋共振带在两个接口的反平行磁化的隧穿电导作出了显着的贡献，而这些频带，在实践中，不匹配的无序和/或小的施加偏压的平行磁化。这解释了实验观察到的减少隧穿磁电阻（TMR）薄MgO障碍。我们预测，单层的Ag外延沉积在Fe和MgO之间的界面抑制隧道通过界面带，因此可以用于提高薄的障碍的TMR。
2005-05-13 cond-mat.mtrl-sci
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
Magnetic tunneling junctions with the Heusler compound Co_2Cr_{0.6}Fe_{0.4}Al
Heusler合金被用作磁隧道结的电极。结是通过磁控直流溅射使用荫罩技术与AlO_{x}作为障碍和钴作为反电极。示出了在4K和300K之间的温度范围内的磁阻微分电导率的测量。的势垒特性的分析应用西蒙斯模型的偏置依赖结的电导率进行。进行VSM测量以检查样品的磁性。
2004-07-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Dynamic Spin-Polarized Resonant Tunneling in Magnetic Tunnel Junctions
精确设计的隧道结表现出长期寻求的效果，当电子的能量与隧道势垒的势能相当时，就会出现这种效果。当直接隧穿到势垒的导带中的电子在经典转折点处反射时，金属-绝缘体-金属隧道结的电阻随着施加的电压振荡：绝缘体-金属界面，以及入射电子能量等于绝缘体内的势垒的动态点。利用薛定谔方程的精确解建立的梯形隧道势垒的自由电子带间隧穿模型与实验定性一致。
2007-09-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Tunnel barrier enhanced voltage signals generated by magnetization precession of a single ferromagnetic layer
我们报告的电检测的磁化动力学在Al/AlOx/Ni 80 Fe 20/Cu隧道结，其中Ni 80 Fe 20铁磁层被带入旋进铁磁共振（FMR）条件下。由旋进铁磁体产生的跨结的直流电压与当这种类型的多层结构中的接触是欧姆的时观察到的电压信号相比增强了大约一个数量级。我们讨论了这种现象的磁自旋泵的关系，并推测其他可能的潜在机制负责增强的电信号。
2008-02-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
