论文研究-纳米柱自旋阀中自旋输运的边界处理 .pdf

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纳米柱自旋阀中自旋输运的边界处理,陈培毅,张磊,纳米尺度的自旋阀结构中的电流可在无外磁场的情况下发生电流感应磁化翻转效应,因而在构建非挥发存储器方面有着广泛的应用前景。
山国武技记又在线 如果>>,即自由层很厚的情况 时(固定层和 自由层使用相同的憾性材料时这种假设是合理的), 如果 且 若非磁材料电导与铁磁体电导匹配( ),自旋沇极化率约为;若比铁磁金属大很多,自旋流极化率可以接近;若电导远 小于铁磁金属,自旋极化率接近。当非磁性金属充当隔离层时,为电导较为匹配的情况, 比较容易观察到电流感应磁化翻转效应。而当简并半导体充当隔离层时,即对应电导失配情 况,将很难观察到电流感应磁化翻转效应。该结果和电阻尖配理论的结论是一致的。 对于般情况, 如果 对于界面,该处的自旋流极化为 如果 则 。对于电导匹配情况 对于电流磁开关,自由层的自旋流极化会随电流变化,则≠,则 赝自旋阀处于平行组态,通正向电流时, 式中第二项使 界面自旋流 极化率获得一增量:自由层越厚,此增量越小;这体现了固定层对自由层的耦合作用。式 中第一项表明当电导匹甑时, 界面自旋流极化率的固定部分为自由层平衡自旋流极化 率的半。同时,对于极鬲电导的非磁性金属,可以获得接近的自旋极化注入,而高阻非 磁材料,如半导体,自旋注入效率将非常低,这个结果与从界面处得到的结论一致 设 有 其绝对值的大小将影响磁开关的临界电流。定义x为电导失配因子,x 当x时,电导匹配, 和无关,正反向开关具有相同的临界电流。当x时,自 旋闯处于平行组态时 绝对值较小,电流开关具有较大的正向临界申流:当x时, 白旋阀处于平行组态时 绝对值较大,电流开关只有较小的正向临界电流。这样,通 山国武技记又在线 过调整磁性膜和非嵫性膜的电导率,可以达到控制电流慼应憾廾关的正反向关临界电流的 目的。一般情况,,由平行向反平行转变的临界电流较大,这与目前的实验结果符合 结论 本文运用宏观双通道扩散模型研究了自旋阀结枃中的自旋相关输运过程。理论计算表明 由于仔在电阻失配问题,铁磁伓向半导体中的自旋注入效※很低,并解释了电阻匹配问题对 电流感应磁化翻转效应中临界电流的影响。实际中非磁金属与铁磁金属电阻并不完全匹配, 造成正向和反向开关过程临界电流不相等:一般情况,,由平行向反平行转变的临界 电流较大;而当,则是由平行向反平行转变的临界电流较小。当铁磁层和非磁层电导 完全兀配时,可以得到对称的临界电流。这一理论对器件的设计具有指导作用。 参考文献 山国武技记又在线

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