含双δ势垒铁磁/半导体/铁磁异质结隧穿电导的性质

研究了含双δ势垒的三终端铁磁/半导体/铁磁异质结隧穿电导的性质,结果表明:隧穿电导随半导体长度的增加作周期性等幅振荡,δ势垒强度、Rashba自旋轨道耦合强度、外加磁场强度及方向对隧穿电导均有不同的影响.     

CoFe/Cu/MgAl_2O_4(001)/CoFe磁性隧道结的隧穿磁电阻效应

通过基于密度泛函理论和非平衡态格林函数的第一性原理计算,研究了CoFe/Cu/MgAl2O4(001)/CoFe磁性隧道结(MTJ)的隧穿磁电阻(TMR)效应。结果显示,在一个完整的MgAl2O4(001)晶胞上再添加三层绝缘势垒层不仅会得到更大的隧穿磁电阻,且可以得到一个相对较大的半峰值偏压Vhalf。通过在势垒层和电极之间插入非磁性材料Cu,引起隧穿磁电阻发生反转和振荡现象,分别用左端CoFe-Cu电极的态密度(DOS)和电子的自旋传输对这两种现象进行了讨论。前者主要是由于CoFe-Cu电极的态密度随Cu层的增加发生了变化,后者主要是因为隧穿电子在Cu层中形成量子阱态,发生多重散射引起的。     

磁势垒构中隧穿现象的研究

本用转移矩阵方法研究了具有纳米尺度的非对称磁势垒结构中电子隧穿效应。结果表明和电子穿越对称双磁势垒结构相比，电子隧穿非双磁势垒结构和传输几率和电导都强烈减小，并且非对称磁势垒结构具有重强的波矢过滤特性。     

GaAs-AlxGa1-xAs双势垒结构中电子共振隧穿寿命

采用转移矩阵和数值计算相结合的方法求解含时Schrodinger方程,计算了电子在双势垒结构中的构建时间和隧穿寿命.结果表明:构建时间和隧穿寿命对于描述电子隧穿时间特性同等重要.通过研究隧穿时间对结构参数的依赖情况发现,隧穿寿命随阱宽和垒厚的增加而迅速增大.     

不对称双势垒结构中的非共振磁隧穿现象

本文系统研究了不对称GaAs/AlAs双势垒共振隧穿结构中非共振磁隧穿谱在正反偏压方向上的特征差异,并且用渡越电子沿正反方向隧穿通过双势垒结构时在势阱中停留时间的不同合理解释了实验结果。     

硅基隧穿二极管

隧穿二极管是一种很有前途的基于带隙工程的异质结构量子器件,其电流电压(I-V)曲线中所呈现的微分负阻特性能够用于开发多种不同的电路功能。在最近的研究中,空穴型双势垒单势阱共振隧穿二极管得到了实现,为Si1-xGex/Si异质结隧穿二极管器件的改进和电路应用打下了良好的基础。     

栅隧穿电流分量研究

MOS器件尺寸缩减,导致栅氧化层厚度急剧减小,引起栅隧穿电流的迅速增大,对MOS器件特性产生了很大影响。该文基于此,重点分析和研究了栅隧穿电流分量及其特性,并针对四端MOS器件给出了相应的栅隧穿电流分量测试原理及构思。     

GaAs-AlxGa1-xAs双势垒结构中电子共振隧穿寿命

采用转移矩阵和数值计算相结合的方法求解含时Schrodinger方程,计算了电子在双势垒结构中的构建时间和隧穿寿命.结果表明:构建时间和隧穿寿命对于描述电子隧穿时间特性同等重要.通过研究隧穿时间对结构参数的依赖情况发现,隧穿寿命随阱宽和垒厚的增加而迅速增大.     

GaAs-AlxGa1-xAs双势垒结构中电子共振隧穿寿命

采用转移矩阵和数值计算相结合的方法求解含时Schrodinger方程，计算了电子在双势垒结构中的构建时间和隧穿寿命. 结果表明：构建时间和隧穿寿命对于描述电子隧穿时间特性同等重要. 通过研究隧穿时间对结构参数的依赖情况发现，隧穿寿命随阱宽和垒厚的增加而迅速增大.     

隧穿晶体管研究进展

随着晶体管尺寸不断缩小,CMOS电路的功耗问题变得日益严重。隧穿晶体管是一种基于载流子的隧道效应工作的器件,可以在室温下实现小于60 mV/dec的亚阈值摆幅,具有很好的低功耗应用前景。但常规的隧穿晶体管导通电流比较小,而且具有双极特性。首先介绍了隧穿晶体管的结构和工作原理。其次,针对常规隧穿晶体管问题,综述了国内外研究进展,包括Ge材料隧穿晶体管、纳米线隧穿晶体管等。最后介绍了一种基于隧穿介质层的新型隧穿晶体管,器件仿真结果表明这种新型器件可以有效抑制双极特性。     

Anti‐Ferromagnet Controlled Tunneling Magnetoresistance

The requirement for high‐density memory integration advances the development of newly structured spintronic devices, which have reduced stray fields and are insensitive to magnetic field perturbations. This could be visualized in magnetic tunnel junctions incorporating anti‐ferromagnetic instead of ferromagnetic electrodes. Here, room‐temperature anti‐ferromangnet (AFM)‐controlled tunneling anisotropic magnetoresistance in a novel perpendicular junction is reported, where the IrMn AFM stays immediately at both sides of AlO_x tunnel barrier as the functional layers. Bi‐stable resistance states governed by the relative arrangement of uncompensated anti‐ferromagnetic IrMn moments are obtained here, rather than the traditional spin‐valve signal observed in ferromagnet‐based tunnel junctions. The experimental observation of room‐temperature tunneling magnetoresistance controlled directly by AFM is practically significant and may pave the way for new‐generation memories based on AFM spintronics.     

三终端多臂量子环中的持续电流

本文提出了三终端多臂量子环模型,并采用特殊方法来计算持续电流,研究发现：总磁通为零时,持续电流随半导体环增大做非周期和不等幅的振荡.总磁通不为零时,持续电流随AB磁通增强做周期性等幅振荡,Rashba自旋轨道耦合具有改变两种持续电流位相和位相差的效应. 平均持续电流的大小与各臂的臂长和所处的位置以及磁通分布相关.AB磁通对两种持续电流具有不同影响,两种持续电流是可分离的.     

四终端量子环自旋输运的性质

提出了铁磁/半导体/铁磁结构的四终端量子环模型,研究表明:透射概率随半导体环增大做周期性等幅振荡,并与电子的自旋方向和铁磁电极的磁矩方向相关。上下电极的平均透射概率均比右侧电极的大,但四终端量子环的平均透射概率及其振荡频率均比两终端量子环的低。Rashba自旋轨道耦合具有促使透射概率产生零点的效应,AB磁通对透射概率具有影响。     

The Multistep Tunneling Analogue of Conductivity Mismatch in Organic Spin Valves

Carbon‐based, molecular semiconductors offer several attractive attributes for spintronics, such as exceptionally weak spin‐orbit coupling and compatibility with bottom‐up nanofabrication. In spite of the promising properties of organic spin valves, however, the physical mechanisms governing spin‐polarized conduction remain poorly understood. An experimental study of C₆₀‐based spin valves is presented and their behavior is modeled with spin‐polarized tunneling via multiple intermediate states with a Gaussian energy distribution. It is shown that, analogous to conductivity mismatch in the diffusive regime, the magnetoresistance decreases with the number of intermediate tunnel steps, regardless of the value of the spin lifetime. This mechanism has been largely overlooked in previous studies of organic spin valves. In addition, using measurements of the temperature and bias dependence of the magnetoresistance, inhomogeneous magnetostatic fields resulting from interfacial roughness are identified as a source for spin relaxation and dephasing. These findings constitute a comprehensive understanding of the processes underlying spin‐polarized transport in these structures and shed new light on previous studies of organic spin valves.     

共振隧穿二极管(RTD)的物理模型——共振隧穿器件讲座(3)

介绍了共振隧穿二极管物理模型的量子力学基础,重点讲解共振隧穿两种物理模型,从不同维度隧穿的特点分析共振隧穿和非共振隧穿的区别,为以后讨论分析共振隧穿器件的特性奠定基础。     

基于阳极键合干法刻蚀技术的MEMS隧道加速度计的加工及测试

提出了一种基于北京大学硅玻璃键合深刻蚀释放工艺的扩展工艺,用来加工微型隧道加速度计.采用HP4145B半导体分析仪在大气环境下对所加工的器件进行了开环测试,验证了隧道电流的存在以及隧道间隙与隧道电流之间的指数关系.实验结果外推出的隧道势垒的范围为1.182～2.177eV.大部分器件的开启电压在14～16V之间.在-1,0和+1g三种状态下对开启电压分别进行了测试,得到加速度计的灵敏度约为87mV/g.     

Tunneling Anisotropic Magnetoresistance-Based Devices

The paper demonstrates the operation of several devices based on tunneling anisotropic magnetoresistance. This effect, which originates from the interplay between the magnetic and transport properties in magnetic materials with strong spin-orbit coupling such as the ferromagnetic semiconductor (Ga,Mn)As, leads to a dependence of the tunneling resistance of devices with respect to the direction of the magnetization in the (Ga,Mn)As layer. We show that such devices can be operated as either information storage elements or sensors. It was also demonstrated that they can be used in either volatile or nonvolatile mode and that they provide either two-state or multiple state devices in either of these modes. Lastly, we present experimental evidence that they can be coupled to traditional ferromagnetic materials to still further enhance the variety of possible device functionalities     

谐振隧道二极管

由于外延技术的快速发展与进步,作为量子耦合器件及其电路里程碑的谐振隧道量子器件（ＲＴＤ）引起的学术界的密切关注。ＲＴＤ可使电路密度增大,速度提高,且单位器件的逻辑功能高于传统的晶体管。文中分析了谐振隧道二极管的工作原理、重要物理现象,并对有关设计问题进行了讨论。     

粗糙界面对超薄栅MOS结构的直接隧穿电流的影响

研究了粗糙界面对电子隧穿超薄栅金属 -氧化物 -半导体场效应晶体管的氧化层的影响 .对于栅厚为 3nm的超薄栅 MOS结构的界面用高斯粗糙面进行模拟来获取界面粗糙度对直接隧穿电流的影响 ,数值模拟的结果表明 :界面粗糙度对电子的直接隧穿有较大的影响 ,且直接隧穿电流随界面的粗糙度增加而增大 ,界面粗糙度对电子的直接隧穿的影响随着外加电压的增加而减小 .