Fe/MgO/Fe (100) textured tunnel junctions exhibiting spin polarization features of single crystal junctions
比较了（100）织构和（100）外延Fe/MgO/Fe磁性隧道结的晶体学和自旋极化输运性质。强的相似性的传输特性表明，在25 nm晶粒尺度的纹理结的结构相干性和磁质量是足够的发出签名的自旋极化传输特定于一个单晶结。这表明布洛赫隧穿波函数的横向相干性在两个系统中受到相同的限制。我们的分析导致模型的纹理隧道结作为并列的纳米尺寸的单晶结，平行放置。
2012-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Review of Sulphur Interaction based GaAs Surface Passivation and Its Potential Application in Magnetic Tunnel Junction (MTJ) based Molecular Spintronics Devices (MTJMSD)
GaAs表面的特征在于高密度的表面态，这排除了利用这种半导体材料来实现若干先进器件。硫基钝化已被发现在减少悬挂键的影响显着有用。在这篇文章中，首先，与GaAs表面相关的问题已经以教程的形式进行了讨论。其次，简单介绍了各种表面钝化方法。硫钝化是最有效的表面态淬火方法。第三，讨论了GaAs表面钝化的研究现状。我们的讨论还集中在将GaAs和合金用于分子电子学和分子自旋电子学，并基于我们对GaAs（P. Tyagi，MRS Advances 2（51），2915-2920 2017）和分子自旋电子学领域（P. Tyagi，D. F. Li，S. M. Holmes和B. J. Hinds，J. Am. 129（16），4929，2007）和P. Tyagi，C.里索大学阿米尔角Rojas-Dotti和J. Martínez-Lillo，RSC Advances 10（22），13006，2020））。
2021-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced magneto-transport at high bias in quasi-magnetic tunnel junctions with EuS spin-filter barriers
在Al和Co电极之间具有EuS自旋过滤隧道势垒的准磁性隧道结中，我们观察到了大的磁电阻。偏置依赖性显示了MR比在高偏置电压下的突然增加，这与传统的磁性隧道结（MTJ）相反。这种行为可以被理解为由于Fowler-Nordheim隧穿通过完全自旋极化的EuS导带。利用隧穿理论计算了磁电阻的I-V特性和偏压依赖性，结果与实验结果吻合得很好。
2007-03-12 cond-mat.mtrl-sci
GdN Nanoisland-Based GaN Tunnel Junctions
我们发现，GdN纳米岛可以增强GAN PN结中的带间隧穿几个数量级，使低光吸收低电阻隧道结（电阻率1.3 × 10-3 Ω-cm 2）的各种光电应用。我们利用在GdN纳米岛上过度生长高质量GAN的能力来创建在平面外延中不可行的新的纳米级异质结构设计。发现GdN纳米岛辅助的带间隧穿增强GAN的两个极性取向中的隧穿。通过GAN pn结与隧道接触层的低温操作证实了空穴的隧道注入，在低至20 K下显示出强的电致发光。具有可忽略吸收的隧道结的可用性不仅可以显著地提高现有光电子器件的效率，而且可以实现基于宽带隙材料的新的电子和光学器件。
2013-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Direct imaging of the structural change generated by dielectric breakdown in MgO based magnetic tunnel junctions
制备了MgO基磁性隧道结，研究了隧道势垒的介电击穿。击穿直接可视化的透射电子显微镜测量。断裂的隧道结制备的显微镜测量通过聚焦离子束出的结，其特征在于通过输运研究。因此，一个完整的和破碎的交界处的运输行为和结构的直接比较。与氧化铝基结的早期发现相比，MgO势垒在击穿后显示出更多的微观针孔。这可以用一个简单的模型来解释，该模型假设击穿时的电流密度与针孔形成速率之间的关系。
2008-06-12 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
Pt/Ti/Al2O3/Al tunnel junctions showing electroforming-free bipolar resistive switching behavior
研究了Pt/Ti/Al_2O_3/Al隧道结的无电铸双极阻变特性，其中Al_2O_3隧道势垒在空气中自然形成于Al上。结的设置切换的各种顺从电流值成功地导致在其低电阻状态下的各种电阻值，这表明多电平操作的可能性。定性地讨论了双极开关的机制在隧道势垒的调制由反应Ti层顶部的障碍。
2011-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Thermal transport due to quantum interference in magnetic tunnel junctions
我们研究了磁性隧道结中的热输运。在Fowler-Nordheim隧穿区附近，由于量子干涉引起的电流生热，隧穿势垒上出现了热梯度。热电压和热温度都随所施加的电流而线性响应，这是热电效应的证据。通过增加势垒的透明度，热电性能的动态观察与电流。相应地，在磁性隧道结中获得了10 - 1000 μV/K的大范围塞贝克系数。
2013-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Design and Demonstration of Ultra Wide Bandgap AlGaN Tunnel Junctions
紫外线发光二极管（UV LED）由于电阻性和吸收性p型接触层而在注入效率和光提取效率方面面临严重限制。在这项工作中，我们研究了超宽带隙AlGaN（Al摩尔分数高于50%）材料的偏振工程隧道结的设计和应用，以实现高效的UV LED。我们证明了极化诱导的3D电荷有利于降低隧道势垒，特别是对于高组分AlGaN隧道结。渐变隧道结结构的设计可以导致对于高组分AlGaN隧道结低于10-3 Ohm cm 2的低隧穿电阻和低于1V（在1 kA/cm 2下）的低电压消耗。292 nm发射的实验证明是通过非平衡空穴注入到具有大于4.7 eV的带隙能量的宽带隙材料中实现的，并且隧道结的详细建模表明它们可以被设计为具有低电阻，并且可以在UV-C波长范围内实现高效发射器。
2016-08-30 cond-mat.mtrl-sci
The role of titanium in electromigrated tunnel junctions
用于制造纳米级隧道结的标准路线是经由光刻制备的金纳米线的电迁移。在光刻工艺中，使用薄粘附层（通常为钛）来促进金纳米线与衬底的粘附。在这里，我们证明了这样的粘附层在电迁移隧道结的电输运行为中起着至关重要的作用。我们表明，由沉积在钛粘附层顶部的金制成的结在环境条件下是电稳定的，相比之下，没有钛粘附层的金结。我们还发现，电迁移结制造的纯钛是非常稳定的电。基于我们的传输数据，我们提供的证据表明，在金-钛隧道器件的障碍是由钛的原生氧化物。
2014-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized Tunneling in Hybrid Metal-Semiconductor Magnetic Tunnel Junctions
我们证明了铁磁金属和铁磁半导体之间具有高度失配的电导率有效的自旋极化隧穿。这是由一个大的隧穿磁阻（高达30%）在低温下在外延磁性隧道结组成的铁磁金属（MnAs）和铁磁半导体（GaMnAs）由半导体（AlAs）分离。的电流-电压特性的分析产生的详细信息的非对称隧道势垒。低温电导-电压特性显示出零偏压异常和电导的V^1/2依赖性，表明GaMnAs的态密度存在关联间隙。这些实验表明，MnAs/AlAs异质结构提供了良好的特征隧道结的高效率自旋注入到GaAs。
2002-07-06 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
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
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
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
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
Perpendicular magnetic tunnel junctions with multi-interface free layer
未来几代的磁性随机存取存储器要求磁性隧道结能够同时提供高磁阻、强保持、低开关能量和小于10 nm的小单元尺寸。在这里，我们研究垂直磁性隧道结与复合自由层，多个铁磁/非磁界面可以有助于热稳定性。在这些多界面自由层中，采用不同的掺杂材料（MgO、Ta、Mo）作为耦合层。研究了不同退火条件下的结特性演化。已观察到的第一CoFeB层的厚度上的隧穿磁电阻的强烈依赖性。在使用Mo和MgO作为耦合层的结中，在400°C退火后已经实现了大于200%的大隧穿磁阻。
2022-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Quasi-reversible Magnetoresistance in Exchange Spring Tunnel Junctions
我们报告了一个大的，准可逆的隧道磁阻在交换偏置铁磁半导体隧道结，其中一个软铁磁半导体（\gma）交换耦合到一个硬铁磁金属（MnAs）。我们的观察结果与偏置\gma层内形成的非均匀磁化区域（“交换弹簧”）一致。\gma独特的隧穿各向异性磁电阻产生磁电阻对交换弹簧状态的显著敏感性。
2008-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Current induced magnetization switching in magnetic tunnel junctions
考虑到电子-电子相互作用的影响，提出了一种不同于自旋积累图象的磁隧道结电流感生磁化翻转的新机制.我们发现，在隧道结构中的增强自旋开关效应的可能性，相对于电流归一化时，是远远大于在多层膜。最近的一些实验结果为目前的情况提供了证据。
2002-11-19 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
Tunnel Junction Enhanced Nanowire Ultraviolet Light Emitting Diodes
偏振工程带间隧道结（TJ）被集成在纳米线紫外（UV）发光二极管（LED）中。通过在偏振掺杂纳米线紫外发光二极管的底部集成隧道结，实现了开启电压降低约6V。此外，到纳米线LED中的有效空穴注入导致TJ集成纳米线LED中的抑制的效率下降。降低的偏置电压和增加的空穴注入两者的组合增加了这些器件中的壁插塞效率。在~310 nm处测量到超过100微瓦的UV发射，外量子效率在4 - 6 m%的范围内。纳米线LED内隧道结的实现打开了通向硅上级联多结纳米线LED的单片集成的途径。
2015-07-01 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
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
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 electroresistance effect in ferroelectric tunnel junctions at the nanoscale
铁电材料的稳定和可切换的极化开启了电控制其功能行为的可能性。一种特别有前途的方法是采用铁电隧道结，其中铁电势垒中的极化反转改变穿过结的隧穿电流。在这里，我们证明了可重复的隧道电阻效应，使用压电响应力显微镜（PFM）和导电原子力显微镜（C-AFM）的纳米厚的外延钛酸钡单晶薄膜SrRuO 3底部电极上的技术相结合。铁电和电子输运性质之间的相关性建立了直接纳米尺度可视化和控制的极化和隧道电流在钛酸钡薄膜。所获得的结果示出了在室温下在20 nm的横向尺度上极化反转时电阻的变化约两个数量级。这些结果是有前途的采用铁电隧道结在非易失性存储器和逻辑器件，不涉及作为状态变量的电荷。
2009-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Crossed-anisotropy films for magnetic tunnel junctions and magnetic memory applications
利用隧道势垒层两侧磁层的交叉各向异性，制作了一种基于磁性隧道结（MTJ）的磁阻随机存取存储器（MRAM）原型。结果表明，引入交叉各向异性的结果在更小的开关场和更好的开关时间相比，传统的情况下对齐的各向异性。所制备的器件的磁阻特性与微磁模型吻合得很好。
2002-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Electric breakdown in ultra-thin MgO tunnel barrier junctions for spin-transfer torque switching
制备了用于自旋转移矩开关的磁性隧道结，研究了其介电击穿特性。击穿通常发生在比开关电压高不了多少的电压下，这是实现自旋转移矩磁性随机存取存储器的瓶颈。完整和破碎的隧道结的特点是通过传输测量，然后准备通过聚焦离子束的透射电子显微镜和能量色散X射线光谱。与我们以前的模型的电击穿较厚的MgO隧道势垒的比较，揭示了显着的差异所产生的高电流密度。
2009-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Dielectric breakdown in underoxidized magnetic tunnel junctions: Dependence on oxidation time and area
磁性隧道结（MTJ）与部分氧化的9铝$_x$ -障碍最近被证明具有必要的特性，被用作磁阻传感器在高密度存储设备。在这里，我们研究在这种欠氧化的磁性隧道结的介质击穿，专注于其依赖于隧道结面积和氧化时间。击穿机制和结面积之间的一个明确的关系，观察到的MTJ与最高的研究氧化时间：大面积的样品失败通常是由于外在的原因（其特征是在介质击穿的电阻平滑下降）。小面积结主要通过内在机制（击穿时电阻急剧下降）失效。然而，这种依赖性的变化较低的氧化时间，与外在击穿成为主导。事实上，在极度欠氧化的磁性隧道结中，失效完全与外部原因有关，与MTJ面积无关。这些结果与障碍中的缺陷（导致内在击穿的弱点）和金属未氧化的Al纳米收缩（导致外在击穿）的存在有关。
2006-07-18 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
Shot noise in magnetic tunnel junctions from first principles
本文用波函数匹配法计算了弹道和无序Fe/MgO/Fe隧道结中的散粒噪声。对于不超过5个原子层的隧道势垒，我们发现作为磁配置的函数的Fano因子的抑制。对于较厚的MgO势垒的散粒噪声被抑制到阈值偏置指示共振隧穿的开始。当考虑界面无序时，我们发现与最近的实验非常吻合
2011-11-11 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
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
Antiferromagnetic Tunnel Junctions for Spintronics
本文综述了反铁磁隧道结在自旋电子学中的基本原理、大隧穿磁阻实现条件及Néel矢量电控翻转机制，并指出其有望在磁阻效应、翻转速度和集成密度上超越传统磁性隧道结。
2024-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Picosecond Switching of Optomagnetic Tunnel Junctions
超导磁隧道结是自旋电子存储器的重要组成部分之一，它可以实现快速的非易失性数据存取，具有彻底改变主流计算结构的巨大潜力。然而，这种器件的传统开关机制从根本上受到自旋极化电流4的阻碍，自旋转移扭矩或自旋轨道扭矩具有自旋进动时间限制和过度的功率耗散。这些物理约束极大地促进了现代自旋电子学的发展。在这里，我们报告了一个光磁隧道结使用的自旋光子组合。该复合器件采用了一个全光开关的Co/Gd双层耦合到CoFeB/MgO为基础的垂直磁隧道结的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida相互作用。皮秒全光操作的光磁隧道结明确证实了时间分辨测量。此外，该器件显示出相当大的隧道磁电阻和热稳定性。这种概念验证设备代表了实现具有THz数据访问的超快自旋电子存储器以及超低功耗的重要一步。
2020-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large-scale BN tunnel barriers for graphene spintronics
我们已经利用化学气相沉积（CVD）制成的可扩展材料制造了石墨烯自旋阀器件。自旋传输石墨烯和隧道势垒材料都是CVD生长的。隧道势垒由h-BN实现，其用作单层或双层并放置在石墨烯上。自旋输运实验进行了使用铁磁接触沉积到障碍。我们发现，由于电阻失配，自旋注入在具有单层隧穿势垒的器件中仍然受到很大的抑制。然而，对于具有双层屏障的器件，情况并非如此。对于这些装置，推导出CVD石墨烯材料固有的260 ps的自旋弛豫时间。该时间尺度与对于剥离的石墨烯所报道的时间尺度相当，这表明该CVD方法对于需要可扩展材料的自旋电子应用是有希望的。
2014-07-05 cond-mat.mes-hall 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
Picosecond all-optical switching of magnetic tunnel junctions
在不使用磁场的情况下控制磁性使得能够在超CMOS时代大规模集成用于存储器、计算和通信的自旋电子器件。已经实现了包括自旋扭矩转移、自旋霍尔效应和电场或应变辅助切换的机制来切换各种自旋电子器件中的磁化。然而，它们的操作速度基本上受到自旋进动时间的限制，超过10-100皮秒。克服这种速度限制对于自旋电子学的未来发展至关重要。在这里，我们报告的演示皮秒全光开关的磁隧道结（MTJ）-自旋电子逻辑和存储器的构建块-只使用单一的电信波段，红外激光脉冲。该第一个光学可切换MTJ使用亚铁磁GdFeCo作为自由层，并且其切换通过测量其具有0.6%的DR/R比的隧穿磁阻来直接读出。已经证明了在MHz处的仪器限制的开关重复率，但是基本限制应该高于几十GHz。这一结果代表了集成光自旋电子器件的重要一步，该器件结合了自旋电子学和光子学技术，使电子自旋和光子的基本信息载体之间能够实现超快转换。
2016-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunnel magnetoresistance in scandium nitride magnetic tunnel junctions using first principles
磁隧道结是自旋电子器件和电路的基石，提供了磁和电信息之间转换的主要方式。在最先进的磁性隧道结中，氧化镁被用作磁性电极之间的隧道势垒，在室温下提供独特的大隧道磁阻。然而，氧化镁-铁系统的宽带隙和带对准增加了电阻-面积乘积，并导致器件间可变性和高电流下隧道势垒退化的挑战。在这里，我们研究使用第一原理窄带隙氮化钪隧穿性质和运输磁性隧道结相比，氧化镁。模拟结果表明，通过Δ_1和Δ_2'对称滤波，Fe/ScN/Fe MTJ具有高的隧道磁电阻效应，且波函数衰减率低，电阻面积积小。结果表明，氮化钪可以成为一种新的隧道势垒材料的磁性隧道结器件，以克服可变性和电流注入的挑战。
2020-08-28 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ex-situ Tunnel Junction Process Technique Characterized by Coulomb Blockade Thermometry
我们研究了一种晶圆级隧道结制造方法，其中等离子体蚀刻通过覆盖底部Al电极的介电层限定隧道结区域。通过氧化结区中的底部电极来形成非原位隧道势垒。在150 mm晶片上的室温电阻映射给出了隧道结电阻的局部偏差值，其低于7.5%，平均值为1.3%。的偏差进一步调查的设备，其中有一个隧道结连接到四个阵列组成的N结（N = 41，结直径700 nm）的子-1 K测量。微分电导是在单结和阵列库仑阻塞温度计工作模式下测量的。通过将实验数据与理论模型拟合，我们发现对于2N+1结阵列，局部隧道结电阻偏差的上限为~ 5%。该值与由我们的实验装置的精度定义的最小可检测偏差具有相同的量级。
2010-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunneling Magnetoresistance in Noncollinear Antiferromagnetic Tunnel Junctions
反铁磁（AFM）自旋电子学是自旋电子学的一个分支，它具有不产生杂散场和表现出超快磁化动力学的优点。用电学方法检测原子力显微镜的序参量（Néel矢量）是实现原子力显微镜自旋电子学的关键。在这里，我们证明了非共线的AFM金属，如Mn 3Sn，表现出动量依赖的自旋极化，可以利用AFM隧道结来检测Néel矢量。利用基于密度泛函理论的第一性原理计算，预测了具有Mn 3Sn电极的AFM隧道结的隧穿磁电阻（TMR）效应高达300%，其中结电阻取决于其Néel矢量的相对取向，并呈现出四种非易失性电阻态.我们认为，自旋分裂能带结构和相关的TMR效应也可以实现在其他非共线AFM金属，如Mn 3Ge，Mn 3Ga，Mn 3 Pt，和Mn 3GaN。我们的工作提供了一个强大的方法来检测Néel矢量的非共线反铁磁体通过TMR效应，这可能是有用的，它们在AFM自旋电子器件的应用。
2022-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Biaxial strain effect of spin dependent tunneling in MgO magnetic tunnel junctions
研究了应变对类金刚石薄膜诱导的磁性隧道结的影响。结电阻和隧道磁电阻（TMR）随着DLC膜的减小而减小。非平衡格林函数量子输运计算表明，双轴应变的应用增加了电导的平行和反平行配置。然而，少数沟道和反平行结构的电导对应变明显更敏感，这大大增加了通过MgO隧道势垒的透射率，因此，TMR比随着双轴应变而降低。
2012-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized transport in magnetic tunnel junctions with ZnTe barriers
制备了具有宽禁带半导体ZnTe势垒的磁性隧道结。在室温下，在Fe/ZnTe/Fe结中观察到非常低的势垒高度和相当大的磁阻。非线性I-V特性曲线证实了所观察到的磁电阻是由于自旋相关的隧穿效应。温度依赖的研究表明，结的总电导主要是由直接隧穿，只有一小部分从跳跃传导通过内部的障碍缺陷态。
2022-10-30 cond-mat.mes-hall 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
Evolution of perpendicular magnetized tunnel junctions upon annealing
我们研究了垂直磁化隧道结在300到400 $^{\circ}$ C退火下的演化。在退火过程中的磁滞回线不演变太多，他们是不是信息的基础结构的演变。这些演变更好地揭示了隧道结的铁磁共振本征模的频率。他们的建模提供了堆叠内的交换耦合和层的各向异性，这可以作为每个退火步骤后的隧道结状态的诊断。隧道结的两个CoFeB基部分和两个Co/Pt基部分的各向异性在退火期间以不同的速率衰减。在375 $^{\circ}$ C以上，通过织构破坏Ta层的铁磁体交换耦合失效。旨在促进合成反铁磁体行为的Ru间隔物对于退火也不够稳健。基于这些演变，我们提出了下一代隧道结的优化路线。
2016-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time-resolved measurement of the tunnel magneto-Seebeck effect in a single magnetic tunnel junction
最近，一些研究小组报道了磁隧道结中自旋相关的热电效应。在本文中，我们提出了一个时间分辨测量的热电压和热流的一个单一的微米到纳米尺度的隧道结的设置。电调制二极管激光器用于在隧道结层堆叠上产生温度梯度。这种激光调制技术能够记录时间依赖性的热电压信号，其时间分辨率仅受热电压的时间分辨率的限制。到目前为止，时间依赖的热电压无法解释。现在，通过本文中的设置，可以在μs时间范围内区分不同的塞贝克电压对整个测量电压信号的贡献。开发了一个模型电路，解释了不同样品类型的电压贡献。此外，它将被示出，从磁隧道结产生的电压信号只能被观察到当激光点直接集中在顶部的磁隧道结，这允许横向分离的效果。
2013-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunneling magneto thermo power in magnetic tunnel junction nanopillars
研究了CoFeB/MgO/CoFeB磁性隧道结纳米柱的隧穿磁热功率（TMTP）。通过微图案化的电加热器线产生跨结的热梯度。测量在纳米柱的顶部和底部接触之间的高达几十个\muV的热功率电压，其与所施加的加热功率并且因此与所施加的温度梯度成线性比例。热功率信号变化高达10 \muV后，两个CoFeB层的相对磁配置从平行到反平行的反转。该信号变化对应于100 \muV /K量级的大的自旋相关塞贝克系数和高达90%的隧道结的大的TMTP变化。
2011-07-01 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
Spin torque, tunnel-current spin polarization and magnetoresistance in MgO magnetic tunnel junctions
我们研究了具有超薄MgO隧道势垒层的磁性隧道结（MTJ）的自旋转移矩（ST）响应，以研究有限偏压下自旋转移矩与隧道磁阻（TMR）之间的关系。我们发现，施加在自由层上的每单位电流的自旋扭矩减少了不到10%的偏置范围内的TMR减少超过40%。我们研究了这一结果对各种自旋极化隧穿模型的影响，发现它与磁态相关的有效隧穿衰减长度是一致的。
2005-10-28 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
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
Statistical properties of currents flowing through tunnel junctions
本文综述了金属-绝缘体-金属隧道结中隧道电流分布宽度引起的统计特性。实验电流的不均匀性可以模拟的对数正态分布和隧道电流的尺寸依赖性被修改在小尺寸的宽分布的效果。
2002-07-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
