Coexistance of giant tunneling electroresistance and magnetoresistance in an all-oxide magnetic tunnel junction
我们证明了与第一性原理电子输运计算，大隧道磁电阻（TMR）和隧道电阻（TER）效应可以共存于一个全氧化物器件。TMR起源于由绝缘BaTiO 3势垒对SrRuO 3注入的电子提供的自旋驱动的自旋过滤。与此相反，TER是可能的，只有当薄SrTiO 3层插入在SrRuO 3/BaTiO 3界面之一时。由于SrTiO 3的复杂能带结构具有与BaTiO 3相同的对称性，因此包含这样的插层不会对TMR产生负面影响，实际上会增加TMR。关键是，TER的大小也与SrTiO 3层的厚度成比例。然后SrTiO 3厚度成为TMR和TER效应的单一控制参数。该方案为四态存储单元的制作提供了一种实用的方法。
2012-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Giant tunnel magnetoresistance with a single magnetic phase-transition electrode
采用第一性原理计算研究了单磁电极的磁相变隧道磁电阻效应。计算结果表明，当FeRh的磁性结构由G型反铁磁（GAFM）转变为铁磁时，FeRh/MgO/Cu隧道结的MPT-TMR可高达数百%.这种新型的MPT-TMR由于其巨大的磁电阻效应和类似的结构简单性，可能优于隧道各向异性磁电阻。巨MPT-TMR的主要机制可以归结为在GAFM-FeRh/MgO界面处形成界面共振态。一个直接的FeRh/MgO界面被发现是必要的，以实现高MPT-TMR实验。此外，我们发现FeRh/MgO界面具有铁磁相FeRh，由于大多数传输可以忽略不计以及两个自旋通道的费米表面显着不同，因此具有几乎完全的自旋极化。因此，它可以充当高效且可调谐的自旋注入器。此外，基于FeRh的异磁纳米结构的电场驱动的MPT可以用于设计各种能量有效的隧道结结构和相应的低功耗器件。我们的研究结果将促进对MPT-TMR和其他有趣的FeRh基隧道结现象的进一步实验研究，这些现象在反铁磁自旋电子学中可能是有前途的。
2018-03-06 cond-mat.mtrl-sci
MgO barrier-perpendicular magnetic tunnel junctions with CoFe/Pd multilayers and ferromagnetic insertion layers
研究了在CoFe/Pd多层电极的MgO势垒磁性隧道结（MTJ）中插入铁磁层（Co20 Fe 60 B20或Fe）对隧道磁电阻（TMR）特性的影响。退火温度为200 ℃时，CoFeB/MgO/Fe叠层MTJ的TMR率达到67%，当退火温度超过250 ℃时，TMR率迅速下降。TMR比的降低可能与B扩散到Pd层中导致CoFe（B）晶化为fcc（111）或bcc（011）织构有关。在沉积底部CoFe/Pd多层膜后在350 ℃下原位退火的MTJ在Ta =200 ℃下退火后显示出78%的TMR比率。
2009-10-22 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
Tailored tunnel magnetoresistance response in three ultrathin chromium trihalides
几十年来，表现出大磁阻的材料引起了人们的极大兴趣。最近，几个研究小组通过利用相邻层之间的弱反铁磁耦合，报道了跨Cr2 O3 I $_3$的极大隧道磁阻（TMR）。在这里，我们报告的TMR在所有三个三卤化铬（CrX $_3$，X= Cl，Br，或I）在二维极限的比较研究。由于材料在基态表现出不同的转变温度和层间磁有序，隧道测量允许容易地确定三个系统的场-温度相图。通过改变样品的厚度和偏置条件，我们然后演示了如何最大限度地提高和进一步定制的TMR响应在不同的温度下的每种材料。特别是，在磁转变温度附近，TMR是非饱和的最高场测量所有三种化合物由于大，场诱导的交换耦合。
2019-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature spin filtering in epitaxial cobalt-ferrite tunnel barriers
我们报告的直接实验证据，室温自旋过滤的磁性隧道结（MTJ）含有CoFe 2 O 4隧道势垒通过隧道磁阻（TMR）测量。Pt（111）/CoFe_2 O_4（111）/γ-Al_2 O_3（111）/Co（0001）全外延MTJ的生长是为了获得能够在室温下工作的高质量系统。自旋极化输运测量显示，在2K和290 K下，TMR值分别为-18%和-3%。此外，TMR比遵循一个独特的偏置电压依赖性，这在理论上已经被预测为在MTJ中包含磁势垒的自旋过滤的签名。因此，CoFe 2 O 4隧道势垒提供了一个模型系统，以调查在很宽的温度范围内的自旋过滤。
2007-07-27 cond-mat.mtrl-sci
MgGa2O4 spinel barrier for magnetic tunnel junctions: coherent tunneling and low barrier height
采用磁控溅射法制备了Fe/MgGa 2 O 4/Fe（001）磁性隧道结。隧道磁电阻（TMR）的比率高达121%，在室温下（196%，在4 K）观察到，这表明在MgGa 2 O 4势垒的相干隧道效应的TMR增强。MgGa 2 O 4层具有尖晶石结构，并且由于MgGa 2 O 4的轻微的四方晶格畸变，其显示出与Fe层良好的晶格匹配。势垒厚度依赖性的隧穿电阻和电流-电压特性表明，MgGa 2 O 4势垒的势垒高度远低于MgAl 2 O 4势垒。这项研究表明，潜在的Ga基尖晶石氧化物的MTJ势垒具有大的TMR比在低电阻面积积。
2016-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Approaches to tunnel magnetoresistance effect with antiferromagnets
本文综述了反铁磁体中隧道磁阻（TMR）效应的最新进展，指出传统 Julliere 模型失效，提出动量依赖的自旋劈裂和势垒内局部态密度乘积可解释并定性捕捉反铁磁 TMR 效应，为磁性隧道结设计提供新方法。
2024-10-25 cond-mat.mes-hall 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
Giant oscillatory tunnel magnetoresistance in CoFe/MgO/CoFe(001) junctions
在磁性隧道结（MTJ）中观察到的隧道磁阻（TMR）效应通常用于许多自旋电子学应用中，因为该效应可以在宽范围的器件电阻内容易地从局部磁状态转换为电信号。在这项研究中，我们证明了TMR率高达631%，在室温（RT），这是两个或更多的倍，比目前使用的磁阻随机存取存储器（MRAM）设备，使用CoFe/MgO/CoFe（001）外延MTJ。在10 K时，TMR比增加到1143%，这对应于0.923的有效隧穿自旋极化。所观察到的大的TMR比导致微调的MTJ的原子尺度结构，如晶体取向和MgO界面氧化，其中著名的Delta 1相干隧穿机制的巨大TMR效应预计将是显着的。然而，标准相干隧穿理论未涵盖的行为出乎意料地显现出来;即，(i)在厚MgO势垒区的TMR饱和和（ii）增强的TMR振荡与0.32 nm的MgO厚度的周期。特别是，TMR振荡行为占主导地位的运输在很宽的范围内的MgO厚度的峰谷差的TMR振荡超过140%，在RT，归因于大的振荡组件的外观在电阻面积积（RA）。此外，我们发现，即使在+-1 V偏置电压应用下，TMR比和RA的振荡行为仍然存在，这表明振荡的鲁棒性。我们对巨大的RT-TMR比的演示将是建立自旋电子体系结构（如大容量MRAM和自旋电子人工神经网络）的重要一步。更重要的是，目前的观察结果可以触发我们重新审视晶体MTJ中真正的TMR机制。
2022-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Tunnel magnetoresistance in Fe/Mg4Al-Ox/Fe(001) Magnetic Tunnel Junctions
尖晶石型MgAl 2 O 4及其族氧化物是用于磁性隧道结（MTJ）的新兴势垒材料。本文报道了用电子束蒸发Mg 4Al-Ox制备的Fe/MgAl 2 O 4/Fe（001）基MTJ的室温和10 K时的隧道磁阻（TMR）分别高达429%和1,034%。与Fe/MgO/Fe（001）MTJ相比，MTJ势垒厚度为0.3 nm的电阻振荡显著增强，导致在RT下125%的大的TMR振荡峰谷差。微分电导谱与偏置极性对称，并且低温下平行磁化状态下的谱在|0.2-0.6| V，表明Mg 4Al-Ox阻挡层改善了阻挡层界面。该研究表明，Fe（001）-MTJ中的TMR比率仍然可以改善。
2021-12-18 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
Lattice Softening in Metastable bcc CoxMn100-x(001) Ferromagnetic Layers for a Strain-Less Magnetic Tunnel Junction
在自旋电子学中，一个长期存在的问题是为什么MgO基磁性隧道结（MTJ）几乎是在室温（RT）下实现大隧道磁阻（TMR）比的唯一选择，但没有理论预测的那么大。本研究的重点是使用亚稳态bcc CoxMn 100-x铁磁薄膜的几乎无应变MTJ的发展。我们研究了由CoxMn_（100-x）/MgO/CoxMn_（100-x）（x = 66、75、83和86）组成的MTJ的结晶度与它们的TMR比的关系。横截面高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）揭示了这些层的几乎一致的晶格常数（66 < x < 83），同时在室温下保持229%的大TMR比率，证实了在MgO/Co 75 Mn 25界面处具有一些位错的CoxMn 100-x层的软性质。对于x = 86，另一方面，TMR比被发现减少到142%，在RT，这是部分归因于在MgO/Co 86 Mn 14接口和非晶晶粒中确定的MgO屏障的位错的数量增加。从头计算证实了在CoMn的广泛的组成范围内的结晶变形的稳定性，证明了大得多的TMR比的无应变界面的优点。
2020-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio description of tunnel junctions
基于自旋密度泛函理论，自洽地计算了由两个磁性Fe层组成的隧道结的电子结构。对于电导的Landauer公式的弹道极限作为功能的磁配置进行评估。基于这些电导的隧道磁电阻（TMR）的比率得到。我们研究了金属/绝缘体界面电子结构的自旋极化与TMR比的关系。
2000-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Band-folding-driven high tunnel magnetoresistance ratios in (111)-oriented junctions with SrTiO$_3$ barriers
本文从理论上研究了具有SrTiO $_{3}$势垒、Co/SrTiO $_{3}$ /Co（111）和Ni/SrTiO $_{3}$ /Ni（111）的（111）取向磁性隧道结的隧道磁电阻效应。结合第一性原理计算和Landauer公式的分析表明，Co基MTJ具有超过500%的高TMR比，而Ni基MTJ具有较小的值（290%）。由于SrTiO $_{3}$的面内晶格周期性约为fcc Co（Ni）的原始晶胞的两倍，因此Co（Ni）的原始能带在对应于MTJ超晶胞的$ab$平面的$k_x$ - $k_y$平面中折叠。我们发现这种能带折叠在Co（Ni）的$Λ_1$态中给出了半金属能带结构，并且这种半金属$Λ_1$态的相干隧穿产生了高的TMR比。我们还揭示了钴基和镍基MTJ之间TMR比的差异可以通过费米能级上$Λ_1$带中不同的$s$轨道权重来理解。
2022-10-31 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of Co concentration and interfacial resonance states in Fe$_{1-x}$Co$_x$ magnetic tunnel junctions
Fe $_{1-x}$ Co $_{x}$/MgO磁性隧道结（MTJ）中使隧道磁电阻（TMR）最大化的最佳Co浓度仍在研究中。我们进行了第一性原理传输研究MTJ使用无序电极建模使用虚晶近似（VCA）和有序合金与各种MgO势垒厚度。我们发现，10 - 20 $%$ Co浓度最大化TMR使用VCA来表示电极中的无序。该TMR峰是由于少数d型界面共振态（IRS）而出现的，其被小Co掺杂填充，从而导致反平行电导的降低。用有序Fe $_{1-x}$ Co $_{x}$电极的计算证实了对于小Co浓度的这种少数d型IRS的填充。此外，我们构建了一个10 × 10的超原胞没有VCA明确表示在Fe $_{1-x}$ Co $_x$/MgO界面的无序，这表明了淬火的少数d IRS和在费米能级，同意VCA计算的可用状态显着减少。这些结果解释了最近的实验结果，并提供了影响的IRS的电导和TMR在Fe $_{1-x}$ Co $_x$/MgO隧道结的影响。
2013-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Bias dependence of tunneling magnetoresistance in magnetic tunnel junctions with asymmetric barriers
磁性隧道结的输运特性对界面的改变非常敏感。在这项工作中，我们研究了实验和理论上的非对称势垒修改的效果上的隧道磁电阻（TMR）的偏置依赖性的单晶Fe/MgO基MTJ与（i）一个晶体和一个粗糙的界面和（ii）与单层的O沉积在晶体界面。在这两种情况下，我们观察到一个不对称的偏置依赖的TMR和反转的符号在大的偏见。我们提出了一个一般模型来解释这些和类似的系统中的偏置依赖性。该模型预测存在两种不同的TMR制度：（i）隧道制度时，界面被修改与层的不同的绝缘体和（ii）谐振制度时，薄金属层插入在界面处。我们表明，在隧道机制负TMR是由于克服了交换分裂在电极中的高电压，而非对称偏置依赖的TMR是由于界面的传输概率。在共振区，TMR的反转可以在零电压下发生，这取决于共振能级与电极的费米表面的对准。此外，该模型预测的制度，TMR有不同的符号，在积极和消极的偏见，建议的可能性相结合的记忆与逻辑功能。
2013-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant tunnel magnetoresistance and high annealing stability in CoFeB/MgO/CoFeB magnetic tunnel junctions with synthetic pinned layer
我们研究了隧道磁阻（TMR）比和结晶的CoFeB层之间的关系，通过退火的磁性隧道结（MTJ）与MgO的障碍，具有不同的Ru间隔层厚度（tRu）的CoFe/Ru/CoFeB合成亚铁磁钉扎层。随着退火温度（Ta）和tRu的增加，TMR比率增加，在Ta = 425 C时达到361%，而具有钉扎层而没有Ru间隔物的MTJ的TMR比率在Ta超过325 C时降低。钌间隔层在形成（001）取向的bcc CoFeB钉扎层中起重要作用，通过高温退火导致高TMR比。
2006-06-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Effects of Band Symmetry on Spin-Dependent Transport in Noncollinear Antiferromagnetic Tunnel Junctions
University of Nebraska（内布拉斯加大学）
通过第一性原理计算，研究非共线反铁磁隧道结中能带对称性如何控制自旋相关输运，发现对称性选择规则抑制平行态带间传输而增强反平行态传输，导致隧道磁电阻比超过2000%。
2026-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Large inverse tunneling magnetoresistance in Co$_2$Cr$_{0.6}$Fe$_{0.4}$Al/MgO/CoFe magnetic tunnel junctions
采用磁控溅射法在室温下制备了$_2$-Cr-$_{0.6}$-Fe-$_{0.4}$-Al/MgO/CoFe磁性隧道结。样品在室温下表现出高达-66%，20 K时最大值为-84%，反映了温度的影响很小。对电压降的依赖性显示出不寻常的行为，在$\pm600$ mV处具有两个几乎对称的峰，具有大的反TMR比和零偏置附近的小正值。
2006-11-30 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
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
Impact of single and double oxygen vacancies on electronic transport in Fe/MgO/Fe magnetic tunnel junctions
为了研究氧空位对自旋极化输运的影响，我们采用密度泛函理论计算了单（F心）和成对（M心）氧空位的电子和输运性质.对于FeCo电极，这些点缺陷可以产生低至0.4V的势垒高度，而不管缺陷在势垒内的空间位置以及M中心的取向如何。这些缺陷促使磁性隧道结（MTJ）的平行（P）磁性状态中的自旋向上沟道的电导强烈减小，这主要导致TMR从理想情况下的约10000 $\%$下降到更符合实验的值的数量级下降。当置于MgO势垒的中间层中时，F中心引入远离$Γ$点的额外P $\uparrow$传输。这种散射将TMR降低到145 $\%$。相比之下，M中心仅仅加宽了$Γ$周围的这种透射，从而将TMR提高到315 $\%$。旋转M中心以便部分地指向传输方向，使围绕$Γ$的传输变尖锐，进一步将TMR增加到1423 $\%$。当这些缺陷位于MTJ界面处时，传输和随后的TMR（其达到$\approx$ 4000 $\%$）表明这种结的行为与理想MTJ一样，只是具有低得多的势垒高度。因此，我们的研究结果在理论上调和了高TMR和低势垒高度的并发观察，例如金属Mg的沉积后氧化，这可以在较低的MTJ界面处产生氧空位，以及可以促进M中心超过F中心的退火。
2019-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial giant tunnel magnetoresistance and bulk-induced large perpendicular magnetic anisotropy in (111)-oriented junctions with fcc ferromagnetic alloys: A first-principles study
研究了一系列由$L1_1$有序面心立方铁磁合金和MgO势垒沿[111]方向构成的磁性隧道结的隧道磁电阻效应和磁晶各向异性。基于第一性原理计算，考虑不同$L1_1$合金的（111）取向MTJ，计算了它们的TMR比和磁晶各向异性。分析表明，具有Co基合金（CoNi、CoPt和CoPd）的MTJ具有超过2000 $\%$的高TMR比。这些MTJ具有能量上有利的Co-O界面，其中在费米能级周围形成Co $d$和O $p$状态之间的界面反键。我们发现，反键态的共振隧穿，称为界面共振隧穿，是获得高TMR比的起源。磁晶各向异性的计算表明，许多$L1_1$合金具有大的垂直磁各向异性（PMA）。特别地，CoPt具有最大的各向异性能值$K_{\rm u} \approx 10\,{\rm MJ/m^3}$。我们进一步进行微扰分析的PMA的自旋轨道相互作用，并揭示了大PMA在CoPt和CoNi主要来源于自旋守恒的费米能级附近的微扰过程。
2021-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties of epitaxial Fe$_3$O$_4$ films with various crystal orientations and TMR effect in room temperature
Fe $_3$ O $_4$是在室温（RT）下表现出导电性的亚铁磁性尖晶石铁氧体。虽然根据从头计算已经预测该材料是半金属，但是具有Fe $_3$ O $_4$电极的磁性隧道结（MTJ）已经证明了小的隧道磁阻效应。甚至连TMR比率的符号都没有在实验中确定。在这里，我们报告的磁性外延Fe $_3$ O $_4$薄膜与各种晶体取向。薄膜的磁滞曲线显示出明显的晶体取向依赖性。特别地，Fe $_3$ O $_4$（110）膜表现出面内单轴磁各向异性。对于磁滞回线的矩形度，Fe $_3$ O $_4$（111）表现出最大的矩形度。此外，我们还制备了Fe $_3$ O $_4$（110）电极的MTJ，在室温下获得了-12\%的TMR效应。负的TMR比对应于能带计算预测的Fe $_3$ O $_4$的负自旋极化。
2014-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Oscillatory tunneling magnetoresistance in magnetic tunnel junctions with inserted nonmagnetic layer
从理论上研究了在隧道势垒层和铁磁层之间插入一个磁性阻挡层的磁性隧道结的振荡隧穿磁电阻（TMR）随隔离层厚度的变化。用费米能级上单个界面的透射和反射振幅以及极值波矢来表示TMR的解析形式。在推导过程中考虑了具有多个能带的电子结构，所提出的解析表达式可直接应用于实际结。基于我们的模型，TMR依赖于间隔层厚度的特点进行了讨论，包括振荡周期的选择规则。数值计算进行了几种情况下，我们表明，我们的模型是在很好的协议与精确的结果。
2012-10-09 cond-mat.mes-hall 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
Tight-binding model of spin-polarized tunnelling in (Ga,Mn)As-based structures
用Landauer-Buettiker方法结合紧束缚转移矩阵方法描述了最近的实验结果：（Ga，Mn）As基三层膜的高隧穿磁电阻（TMR）和p-（Ga，Mn）As/n-GaAs齐纳二极管的高极化自旋注入.对于TMR和Zener自旋电流极化，计算值与实验观察到的一致。研究了载流子浓度和磁性离子含量对自旋相关隧穿的影响。
2005-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic ferromagnets for magnetic tunnel junctions
使用理论参数，我们表明，为了利用半金属铁磁体在隧道磁阻（TMR）结，它是至关重要的，以消除界面状态在费米能级内的半金属间隙;相反，没有这样的问题出现在巨磁阻元件。此外，基于对电子结构的先验理解，我们提出了一种反铁磁耦合的TMR元件，其中消除了界面态，作为从第一性原理设计材料的范例。我们的结论是支持从头计算。
2005-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Resonant Spin-Dependent Tunneling in Spin-Valve Junctions in the Presence of Paramagnetic Impurities
本文研究了在势垒内存在磁性杂质的F/O/F磁性结（F是铁磁层，O是氧化物隔离层）的隧道磁电阻（TMR）。假设杂质自旋与相邻磁电极体磁化强度之间以及杂质自旋与隧穿电子自旋之间存在磁耦合，则隧穿电子与自旋S = 1的顺磁杂质形成的系统的共振能级为六重态.因此，共振隧穿依赖于隧穿电子自旋的方向。在低温和零偏置电压下，所考虑的系统的TMR可能大于相同结构的无顺磁杂质的TMR。据计算，温度的增加导致的TMR振幅的减少，由于自旋翻转过程的激发，导致自旋上下通道的混合。它还表明，在势垒内的杂质的位置的不对称性可以导致杂质辅助电流的$I(V)$特性的不对称性和负责这种效果的起源建立两种机制。第一个是由于在低电压下自旋翻转过程的激发，第二个是由于在高电压下绝缘体层内部的谐振能级的移位而产生的。
2000-04-13 cond-mat.mtrl-sci
High tunnel magnetoresistance and magnetism in metastable bcc Co$_{1-x}$Mn$_x$-based magnetic tunnel junctions
富Co $_{1-x}$ Mn $_x$合金具有hcp或fcc无序相，并且这些铁磁有序性随着本体中Mn浓度$x$的增加而显著恶化。另一方面，那些亚稳bcc相显示出对自旋电子学有吸引力的性质，例如，在具有$x$ = 0.25 bcc合金电极的磁性隧道结（MTJ）中，在300 K（10 K）下大于200%（600%）的高隧道磁阻（TMR）比[Kunimatsu等人，Appl. Phys. Express 13，083007（2020）]。在这里，我们报告的外延薄膜的结构和磁性的系统研究，以及在MgO（001）势垒MTJ与电极包括这些bcc膜的TMR效应。采用溅射技术在Cr（001）衬底上赝晶生长了单相bcc结构的Co $_{1-x}$ Mn $_x$（001）薄膜，其中0.14 < $x$ < 0.50。当$x$ = 0.14-0.25时，样品的磁化强度比纯Co的大，随着$x$的进一步增加，样品的磁化强度降低。X射线磁性圆二色性分析表明，Mn的磁矩随组成的变化最大值超过2 $μ_B$。相应地，在0.25 < $x$ < 0.37的范围内，随着$x$的增加，TMR比率在10 K（300 K）下从620%（229%）降低到450%（194%）。利用从头算能带结构研究了不同$x$的磁性与高TMR比的关系。
2020-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Interface-driven giant tunnel magnetoresistance in (111)-oriented junctions
理论研究了（111）取向的Co/MgO/Co（111）和Ni/MgO/Ni（111）结的隧道磁电阻效应。Co基结的TMR比大于2000 $\%$，比Ni基结高一个数量级。高的TMR比归因于界面共振效应：界面$d$ - $p$反键态在多数自旋通道中接近费米能级处形成，并且两个界面中的这些态彼此共振。这与Fe（Co）/MgO/Fe（Co）（001）中高TMR比的传统相干隧穿机制有本质的不同。
2020-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Local density of states as a probe for tunneling magnetoresistance effect: application to ferrimagnetic tunnel junctions
本文提出用势垒中心局域态密度乘积作为探针来定性评估隧穿磁电阻效应，并将其推广到亚铁磁和反铁磁隧道结，揭示了界面磁结构对TMR的影响，从而降低材料筛选的计算成本。
2022-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Interface effects in spin-dependent tunneling
近年来，磁性隧道结中的自旋相关隧穿现象引起了人们极大的兴趣，并已发展成为一个充满活力的研究领域。MTJ中观察到的大隧穿磁电阻（TMR）由于在随机存取存储器和磁场传感器中的可能应用而引起了广泛的关注。这导致了一些关于特殊和差别待遇现象的基本问题。其中一个问题是MTJ中界面的作用及其对隧穿电流和TMR的自旋极化的影响。在本文中，我们考虑不同的模型表明，自旋极化主要是由铁磁体/绝缘体界面的电子和原子结构，而不是由它们的体属性。首先，我们考虑了一个简单的紧束缚模型，该模型表明，界面态的存在及其对隧穿电流的贡献取决于金属和绝缘体原子上的轨道之间的杂化程度。的界面的决定性作用进一步支持的自旋相关隧道内的现实的第一性原理模型的Co/真空/Al，Co/Al 2 O3/Co，Fe/MgO/Fe，和Co/SrTiO 3/Co MTJ的研究。我们发现，在界面附近的原子势和键强度的变化有一个深刻的影响，导致在界面共振态的形成，这显着地影响自旋极化和TMR。隧穿自旋极化和TMR对界面原子和电子结构的强烈敏感性极大地扩展了为器件应用设计最佳MTJ特性的可能性。
2005-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Tunneling magnetoresistance in trilayer structures composed of group-IV ferromagnetic semiconductor Ge1-xFex, MgO, and Fe
IV族铁磁半导体Ge_（1-x）Fe_x（GeFe）是Si和Ge的高效自旋注入器和探测器的最有前途的材料之一。最近的第一性原理计算（Sakamoto等人，参考文献9）提出，费米能级位于GeFe带隙中形成的两个重叠的大自旋极化带中：自旋向下的d（e）带和自旋向上的p-d（t2）带。因此，重要的是要澄清这些带如何有助于自旋注入和检测。在这项研究中，我们展示了第一次成功观察到的隧道磁阻（TMR）的磁性隧道结（MTJ）中含有第IV族铁磁半导体，即，在MTJ外延生长的Fe/MgO/Ge0.935Fe0.065组成。我们发现GeFe中的p-d（t2）带主要负责隧穿输运。虽然所获得的TMR比率小（0.3%），但是通过抑制经由在MgO中观察到的非晶状晶畴的漏电流，预期TMR比率提高。
2016-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Tunnel magnetoresistance in magnetic tunnel junctions with embedded nanoparticles
在本文中，我们尝试的理论模型的磁性隧道结嵌入磁性和磁性纳米粒子（NP）。一些异常的隧道磁阻（TMR）效应，在相关的实验中观察到的，可以很容易地在我们的模型中模拟：我们发现，抑制TMR幅度和TMR符号反转效应在小电压有关的电子动量态的NP位于绝缘层内。所有这些TMR行为都可以在隧穿模型中解释，其中NP被模拟为量子阱（QW）。相干（直接）双势垒隧穿优于单势垒隧穿。TMR抑制的起源是自旋极化电子处于最低QW态之一的量子化角透明度。这种现象被归类为量子化的电导制度，由于限制几何。
2015-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Strain-enhanced tunneling magnetoresistance in MgO magnetic tunnel junctions
虽然晶格失配引起的应变、机械应变以及薄膜的本征应变的影响有时是有害的，导致机械变形和失效，但是应变也可以被有效地利用于诸如数据存储、晶体管、太阳能电池和应变仪等应用。在这里，我们表明，量子输运磁隧道结（MTJ）可以显着影响通过引入可控的机械应变，实现实验隧道磁阻（TMR）比的增强因子~2。我们进一步关联这种应变增强的TMR与通过MgO势垒的相干自旋隧穿。此外，应变增强TMR分析使用非平衡格林函数（NEGF）量子输运计算。我们的研究结果有助于在原子水平上阐明TMR机制，并可以提供一种新的方法来增强和调整纳米材料和器件的量子特性。
2014-10-02 cond-mat.mes-hall 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
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
Tunnel Magneto-resistance in GaMnAs: going beyond Jullière formula
研究了GaMnAs/GaAlAs/GaMnAs结构中载流子自旋轨道相互作用强的情况下，隧道磁电阻（TMR）与自旋极化的关系.使用Landauer方法计算TMR。材料描述在6带$\bf {k}\cdot \bf{p}$模型，其中包括自旋轨道相互作用。铁磁性用虚晶平均场近似描述。我们的结果表明，TMR是自旋极化和势垒厚度的函数。由于强的自旋轨道相互作用，TMR还取决于电流方向与电极磁化方向之间的夹角。这些结果使Julliere公式的有效性受到影响。
2004-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Mg-Al insertion on magnetotransport properties in epitaxial Fe/sputter-deposited $MgAl_{2}O_{4}$/Fe(001) magnetic tunnel junctions
研究在Fe/MgAl₂O₄/Fe(001)磁性隧道结底部界面插入Mg-Al层对自旋输运的影响，发现极薄插入（<0.1 nm）可使室温TMR超过200%并保持界面质量，而较厚插入会降低TMR，表明最小插入量是优化器件性能的关键。
2016-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Bias dependent inversion of tunneling magnetoresistance in Fe/GaAs/Fe tunnel junctions
我们研究了Fe/GaAs/Fe隧道结中自旋相关的输运。研究了不同类型Fe/GaAs界面的隧穿磁电阻效应。对于氢等离子体清洗的界面，TMR效应增加，在室温下可观察到。如果涉及外延Fe/GaAs（001）界面，则隧道结表现出TMR效应的偏压依赖性反转。这是Fe/GaAs界面能带结构效应的第一个实验特征，与自旋注入实验有关。
2006-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Diode Effect in Double Barrier Tunnel Junctions
本文提出了非对称磁性双势垒结中自旋相关隧穿的量子统计理论，用一个解析表达式描述了$both$弹道隧穿和扩散隧穿。这表明，这两个隧穿制度之间的过渡的关键参数是电子散射。对于这些结的I-V特性和隧道磁阻（TMR）的一个强的不对称行为的预测，可以通过施加磁场控制。这种现象与中间金属层中的量子阱态有关。在正电压和负电压下，电流和TMR中的相应谐振急剧相移。
2001-10-02 cond-mat.mtrl-sci
GaMnAs-based magnetic tunnel junctions with an AlMnAs barrier
我们研究了自旋相关的输运的GaMnAs基磁性隧道结（MTJ）含有顺磁性AlMnAs势垒与不同的厚度。AlMnAs相对于GaMnAs的费米能级的势垒高度估计为110 meV。我们观察到的隧道磁电阻（TMR）的比率高达175%（在2.6 K），这是高于那些的GaMnAs为基础的MTJ与其他势垒材料在相同的温度区域。这些高的TMR比主要归因于AlMnAs相对高的晶体质量和在面内波矢k附近的隧穿几率的抑制||=0。
2009-12-16 cond-mat.mtrl-sci
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
Spin-dependent transport in a multiferroic tunnel junction: Theory for Co/PbTiO$_{3}$/Co
从理论上研究了多铁性Co/PbTiO $_{3}$ /Co隧道结中自旋相关的电子输运。在Landauer-Büttiker公式中计算的电导产生大的隧道磁阻（TMR）和大的隧道电阻（TER）。在此基础上，我们建立了一个四电导态。电导主要取决于界面处电子结构的细节。特别地，隧穿电子态的自旋极化受到两个界面处的轨道杂化和相关联的电荷转移的影响。在TiO $_{2}$ /Co $_{2}$界面用Zr杂质对PbTiO $_{3}$势垒进行数字掺杂显著地增强了TMR。此外，它消除了屏障的金属化。
2015-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Effect of "dipolar-biasing" on the tunability of tunneling magnetoresistance in transition metal oxide systems
我们在La $_{2/3}$ Sr $_{1/3}$ MnO $_{3}$与CoFe $_{2}$ O $_{4}$的复合物中观察到一种不寻常的隧穿磁电阻（TMR）现象，其中TMR随外加磁场的变化曲线表明了一种“负矫顽场”。追溯其起源到一个“偶极偏置”的La $_{2/3}$ Sr $_{1/3}$ MnO $_{3}$由CoFe $_{2}$ O $_{4}$，我们表明，即使是一个单一的复合材料的TMR可以连续调谐，使电阻峰值或最高灵敏度的TMR可以定位在任何地方的磁场轴与适当的磁历史的样品。TMR的这种前所未有的可调谐性的现象通常应该存在于所有这样的复合材料中。
2013-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Influence of s-d interfacial scattering on the magnetoresistance of magnetic tunnel junctions
本文提出了一种双带s-d模型，从理论上描述了F/O/F型磁性隧道结中自旋相关电子输运的扩散机制，其中F为3d过渡金属铁磁层，O为绝缘间隔层.我们的目的是解释强界面的MTJ的隧道特性的敏感性和调查的电子散射在非理想界面上的TMR幅度的退化的影响。采用广义久保形式和格林函数方法计算了系统的电导率。的电导率的顶点修正被发现与使用“阶梯”近似结合的相干势近似（CPA），允许考虑强电子散射的情况下。它表明，沃德恒等式是满意的框架内，这种近似提供了必要条件的隧道电流守恒。基于对弹道结TMR的从头计算结果，我们假设交换分裂准自由类s电子对TMR效应的贡献主要是由于自旋子带的态密度较大.我们表明，由于界面带间散射，TMR可以大大降低，甚至下降到零值。这与离域准自由电子可以散射到强定域d子带中的事实有关，与多数自旋相比，少数自旋在费米能量处的态密度更大。研究还表明，自旋翻转电子在界面内的表面磁振子上的散射导致有限温度下TMR的进一步降低。
2001-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Effect of interfacial strain on spin injection and spin polarization of Co2CrAl/NaNbO3/Co2CrAl magnetic tunneling junction
采用第一性原理计算研究了半金属全Heusler合金Co2CrAl和铁电钙钛矿NaNbO3组成的磁性隧道结中界面应变对自旋注入和自旋极化的影响.在非平衡格林函数技术的框架内计算了自旋相关的相干隧穿。自旋极化和隧道磁电阻（TMR）都受到界面应变的影响，但它们对压应变和张应变的响应是不同的。由于界面原子之间的耦合较强，在压应变下，整个界面的自旋极化完全保留，而拉伸应变显著增强界面态，并导致自旋极化和TMR的大幅下降。
2012-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Termination-Preserved Ultra-high Tunneling Magnetoresistance in Altermagnetic KV2Se2O
Shandong University（山东大学）；University of Nebraska, Lincoln（内布拉斯加大学林肯分校）
该研究通过第一性原理计算和轨道解析分析，揭示了Altermagnetic KV2Se2O中压缩的节点状自旋退化通道与共面界面磁序的协同作用，实现了所有界面终止的超高内在隧道磁电阻比超过105%，并且K终止通过其独特的钝化特性保持了体内的自旋极化，从而实现了高达1012%的超高隧道磁电阻比。
2026-05-18 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
Electric-field control of tunneling magnetoresistance effect in a Ni/InAs/Ni quantum-dot spin valve
本文研究了半导体量子点自旋阀器件中隧道磁电阻效应的电场控制。利用铁磁镍纳米间隙电极，我们观察到了小偏压下的库仑阻塞振荡。在库仑阻塞峰附近，TMR效应被显著调制，甚至其符号通过改变栅极电压而切换，其中TMR值的符号在谐振条件下改变。
2007-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interface Effects on Tunneling Magnetoresistance in Organic Spintronics with Flexible Amine-Au Links
有机自旋电子学是一个很有前途的新兴领域，但隧穿磁电阻（TMR）的信号对界面效应高度敏感，这是其应用的一个重要障碍。分子电子学的一个关键突破是发现了胺-金连接基团，它提供了可重现的电导。使用第一性原理计算，我们预测，胺-金链接，提高了再现性的有机自旋电子学结与Au覆盖的Fe铅。Au层只允许具有sp特征的状态隧穿到分子中，并且胺-Au连接的灵活性导致固定数量的Au层的TMR范围很窄。即使Au厚度发生变化，只要结两侧的Au层数量相同，TMR仍为正值。由于Fe表面或Fe纳米颗粒上的Au层的数量现在可以通过实验控制，胺-Au链接提供了一条通往有机自旋电子学中鲁棒TMR的途径。
2013-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
