基于自旋過濾器隧道結(jié)LiF-EuS對共振反轉(zhuǎn)隧穿磁電阻的實驗研究.pdf

1、隨著納米技術的進步與革新，電子器件研究現(xiàn)已深入介觀尺度?，F(xiàn)代科學研究涌現(xiàn)出大批新的現(xiàn)象和新的技術。其中，自旋極化電子隧穿等量子效應已經(jīng)成為現(xiàn)代研究新型材料的重要手段。自旋極化電子隧穿最早發(fā)現(xiàn)于由絕緣層分隔兩個磁性金屬層所形成的磁性隧道結(jié)（Magnetic tunneling junction,MTJ）。這種磁性隧道結(jié)能產(chǎn)生巨大的隧穿磁電阻（Tunnel Magnetoresistance Ratio，TMR），這對研究計算機讀出磁頭、磁

2、性感應器，磁隨機存儲器(MRAM)等方面有巨大推動作用。但人們發(fā)現(xiàn)會有諸多因素削弱或者改變隧穿磁電阻，因此很多理論模型涌現(xiàn)。1998年，Tsymbal提出在FM/I/FM結(jié)（FN:Ferromagnetic Mental鐵磁性材料，IN: Insulator絕緣層）中由于絕緣層中的缺陷引起的局域態(tài)，會引導出共振隧穿，這種共振隧穿可以導致負磁阻，負磁阻的出現(xiàn)可能會導致信息存取或讀取過程出現(xiàn)誤寫或誤讀，因此負磁阻有很重要的實驗和理論研究意義

3、。本文主要是對FM/I/FS/NM(FI:Ferromagnetic Semiconductor，NM:Nonmagnetic Mental)組成的隧道結(jié)中缺陷引起的共振隧穿產(chǎn)生負磁阻現(xiàn)象的研究。
　　本論文第一部分是介紹產(chǎn)生磁電阻效應的理論研究背景與研究現(xiàn)狀，并闡述自旋極化隧穿，和磁性材料的基本知識。第二部分，本文介紹基于納米材料生長的常用物理設備儀器，以及材料的生長條件。第三部分，介紹磁性半導體/絕緣體的自旋過濾效應，將其與非

4、鐵磁性金屬電極連接，可以作為自旋探測器（SP:SpinDetector）或者自旋過濾器(SF: Spin Filter)應用在磁性隧道結(jié)中。
　　本文的研究共分為三個方面：
　　1）真空生長FM/I/FI/NM異質(zhì)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)磁性半導體材料硫化銪（EuS）和絕緣體氟化鋰（LiF）組成的磁性隧道結(jié)中存在缺陷，并且缺陷形成局域電子態(tài)影響測量值；
　　2）測量結(jié)的自旋極化電子的傳輸性質(zhì)，實驗表明，TMR隨著氟化鋰LiF的厚度增