磁性隧道结中自旋相关的隧穿输运

全面回顾和总结了磁性隧道结中自旋相关的隧穿这一研究领域的理论和实验方面的最新研究进展。讨论了影响磁性隧道结的自旋极化和隧穿磁电阻的各种因素及反映铁磁层和铁磁／绝缘层界面电子结构在隧穿中重要作用的理论模型和近期实验，同时也讨论了绝缘势垒和铁磁／绝缘层界面中的无序性在隧穿过程中对自旋极化与磁电阻效应的影响。     

氧化镁磁隧道结磁电阻效应的研究进展

概述了近年来关于氧化镁磁隧道结磁电阻效应的最新研究进展,介绍了势垒层厚度、偏压、温度以及微结构等因素对磁电阻效应的影响.氧化镁磁隧道结的磁电阻效应与铁磁电极层和势垒层间的界面化学态与磁状态密切相关,势垒层厚度、偏压和温度等对磁电阻效应的影响关系表现出与传统氧化铝磁隧道结不同的变化特点.根据氧化镁磁隧道结磁电阻效应的研究状况,对其将来的发展进行了展望.     

隧道磁电阻效应的原理及应用

隧道磁电阻具有饱和磁场低、工作磁场小、灵敏度高、温度系数小等优点,在磁随机存取存储器(MRAM)、TMR磁头和磁传感器等自旋电子器件上颇受欢迎,有着广阔的应用前景.重点介绍了隧道磁电阻效应中自旋相关输运特点及原理,阐述了最近几年国内外最新研究进展,最后讨论了隧道磁电阻效应在实际应用中所面临的一些问题.     

中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室M02课题组

中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室M02课题研究组,其研究方向为"自旋电子学材料、物理和器件",研究课题主要集中在巨磁电阻(GMR)和隧穿磁电阻(TMR)效应相关的材料、物理及其器件设计原理等方面;同时包括有机薄膜、半金属和磁性半导体等复合磁性隧道结以及低维磁性纳米线和纳米管的制备研究等。韩秀峰研究员担任该课题组组长,现有在职研究员1名、副研究员3名、助理研究员1名和在站博士后1名、在读硕博连读研究生12名以及国外博士留学生2名,是一支有较强科研攻关能力和一定国际学术影响力的研究团队。     

自旋相关隧道磁电阻效应研究进展

自旋隧道磁电阻与多层膜巨磁电阻相比，磁电阻具有工作外场低、灵敏度高、温度系数小等特点，因而在磁电子器件应用中受到人们的重视。作为隧道磁电阻的基础，首先介绍了与隧道磁电阻紧密相关的自旋极化和自旋相关输运特点，然后着重阐述了磁性隧道结、铁磁金属颗粒膜、纳米多晶的隧道磁电阻效应的原理和最新研究进展，最后提出目前隧道磁电阻研究中存在的问题并对其发展作了展望。     

GMR/TMR材料及相关自旋电子芯片研究

简要介绍了巨磁电阻材料和隧穿磁电阻材料的基本结构和性能,概述了自旋传感芯片、自旋磁电信号耦合芯片及存储芯片等几类相关自旋电子芯片的工作原理和器件性能,以及它们的应用前景。此外,也对在国内实现自旋电子芯片的产业化提出了自己的观点。     

有机磁电阻效应研究进展

介绍了近年国际上在π共轭有机半导体中新发现的有机磁电阻效应(Organic magnetoresistance,O-MAR)实验和理论的研究进展,展望了有机磁电阻效应的应用和研究.有机磁电阻效应不仅具有各向同性、常温下大磁电阻率和高磁场灵敏度的特点,而且不同于传统的磁电阻效应和目前广泛研究的巨磁电阻效应(Giant magnetore-sistance,GMR),其结构中不包含磁性材料也没有外部极化自旋的注入,是有机半导体的一种内禀性质.     

不同磁相纳米颗粒膜的巨磁电阻

用玻恩(Born)散射方法计算了具有两类不同磁相的颗粒膜的巨磁电阻(GMR),结果表明,在低温(4.5K),小磁性颗粒(包含原子数n ≤12)对巨磁电阻只有很小的贡献,巨磁电阻值随颗粒包含原子数的增多而增加.在室温下,巨磁电阻主要由大磁性颗粒(n≥12)产生.理论计算较好地解释了实验所观测到的结果.     

Nb5+的掺杂引起La0.67Sr0.33MnO3增强的磁电阻效应

将Nb2O5掺杂到用溶胶-凝胶法制备的La0.67Sr0.33MnO3(LSMO)微粉中,XRD测量结果表明所有样品均为单相菱面结构.随着Nb5 掺杂量的增加,材料电阻率发生显著变化.在x=0.06的掺杂样品中得到最高为1110Ω·cm电阻率(x是掺入的Nb离子与母体材料的摩尔比),比LSMO高5个数量级,这是由于晶界处以及颗粒内部增加的自旋相关的散射和隧穿效应所致.Nb5 离子的掺杂使样品的低场磁电阻(LFMR)和高场磁电阻(HFMR)效应都有所增强.77K下,0.1和1T磁场下在x=0.07样品中分别得到25%和42%的磁电阻效应,分别是LSMO样品的2倍和1.7倍.室温下x=0.03样品的磁电阻最大,为7%.其中,LFMR来源于颗粒晶界处电子的自旋相关隧穿及散射作用,而HFMR来源于表面层的自旋非共线结构.     

La0.67Ba0.33MnO3中Ag的掺杂效应

在溶胶-凝胶法制备的La0.67 Ba0.33 MnO3(LBMO)微粉中掺入Ag2O粉,制成一系列(LBMO)／(Ag2O)x／2(x=0～0．35,为摩尔比)掺杂材料,实验结果发现Ag掺杂可明显降低材料的电阻率。当掺Ag量为x=0．25时,样品的电阻率达到最低值。同时在居里点附近,样品的峰值磁电阻得到显著增强。微量的Ag掺杂有助于提高样品的自旋相关隧穿磁电阻,使低场磁电阻得到显著增强。     

武隆小净距隧道掘进控制爆破技术

针对武隆隧道小净距段爆破施工必须严格控制爆破地震效应的特点,提出了可行的爆破开挖方案,并根据爆破地震效应的实测研究结果分别给出了隧道净距为7~12 m和4~7 m 2种工况的爆破参数和设计图表。所提出的掘进控制爆破技术在施工中的应用表明,爆破方案和爆破参数设计合理,爆破开挖未产生过大的超挖和围岩扰动,有效地保证了隧道围岩的稳定。隧道净距为7~12 m和4~7 m时的振动监测表明,临近后洞掌子面的前洞边墙最大振动速度为16.75 cm/s和12.07 cm/s,满足爆破安全规程的振动控制标准。     

Resonant Tunnel Magnetoresistance in a Double Magnetic Tunnel Junction

We present quasi-classical approach to calculate a spin-dependent current and tunnel magnetoresistance (TMR) in double magnetic tunnel junctions (DMTJ) FM^L/I/FM^W/I/FM^R, where the magnetization of the middle ferromagnetic metal layer FM^W can be aligned parallel or antiparallel with respect to the fixed magnetizations of the left FM^L and right FM^R ferromagnetic electrodes. The transmission coefficients for components of the spin-dependent current, and TMR are calculated as a function of the applied voltage. As a result, we found a high resonant TMR. Thus, DMTJ can serve as highly effective magnetic nanosensor for biological applications, or as magnetic memory cells by switching the magnetization of the inner ferromagnetic layer FM^W.     

Atomic Layer Deposition of Tunnel Barriers for Superconducting Tunnel Junctions

We demonstrate a technique for creating high quality, large area tunnel junction barriers for normal–insulating–superconducting or superconducting–insulating–superconducting tunnel junctions. We use atomic layer deposition and an aluminum wetting layer to form a nanometer scale insulating barrier on gold films. Electronic transport measurements confirm that single-particle electron tunneling is the dominant transport mechanism, and the measured current–voltage curves demonstrate the viability of using these devices as self-calibrated, low temperature thermometers with a wide range of tunable parameters. This work represents a promising first step for superconducting technologies with deposited tunnel junction barriers. The potential for fabricating high performance junction refrigerators is also highlighted.     

小间距隧道爆破对既有隧道振动影响分析

以实际工程为依托,分析爆破振动对临近既有隧道的影响.施工前对既有隧道进行结构病害检测并评估其安全状况,施工过程中对既有隧道爆破振动速度进行现场监测,以确保爆破施工过程中既有隧道的结构安全.对现场监测结果进行统计和回归分析,确定了爆心距以及分段装药量对于爆破振速传播规律影响,将爆破振动对既有隧道衬砌的影响根据爆破振动速度分为无影响、微影响、较大影响和安全性影响4个等级.针对于小净距隧道工程特点,提出爆破安全控制技术措施及处治建议,包括合理开挖工法的选择、分段装药量的确定及掏槽形式的选择等.     

下穿隧洞爆破掘进对既有隧洞的振动影响

结合福建晋江隧洞小角度下穿既有上行隧洞的工程施工,采用爆破振动监测和数值模拟方法,研究在建隧洞相对空间变化条件下邻近既有洞的动力响应与振动影响。结果表明:距爆源30 m以内,结构部位和爆心距共同影响振速分布;30 m以外区域,以爆心距影响为主。指出既有隧洞最大振速出现于爆源前方5 m范围内迎爆侧底板高程上,爆源近区的竖直向峰值质点振动速度是控制结构安全的主要监测指标,提出适用于不同监测区域的振速控制值的选取方法。     

Superelliptic Josephson Tunnel Junctions

The most important practical characteristic of a Josephson junction is its critical current. The shape of the junction determines the specific form of the magnetic field dependence of its Josephson current. Here we address the magnetic diffraction patterns of specially shaped planar Josephson tunnel junctions. We focus on a wide ensemble of generalized ellipses, called superellipses, which retain the second-order symmetry. We analyze the implications of this type of isometry and derive the explicit expressions for the threshold curves of superelliptic Josephson junctions. A detailed study is made of their magnetic patterns with an emphasis on the rate of decay of the sidelobe amplitudes for large field amplitudes.     

土质隧道深浅埋界定方法研究

针对现有隧道深浅埋界定方法存在的问题，结合现场测试和数值仿真结果，明确了应从围岩压力性质角度进行深浅埋界定。首次提出了以数值仿真技术为手段，利用拱上中心线土体侧压力系数变化规律为依据进行深浅埋界定的思路，并用2个工程实例进行了验证，新方法对土质隧道衬砌设计和施工有重大意义。     

新柳林河隧道掘进爆破对既有隧道的影响

复线隧道工程中,施工爆破对既有隧道会有较大的影响,对保障既有隧道的安全运营具有重大意义。结合新柳林河隧道临近营业线爆破掘进施工工程,采集了爆破掘进作业中既有隧道迎爆侧和背爆侧的墙中、底板测点振速,且跟据工程地界图建立数值模型,将监测的现场数据和数值模拟数据对比分析。结果表明：迎爆侧受爆炸应力波的直接入射破坏,以水平应力为主,径向振速大于其它2个方向的振速;迎爆侧边墙偏上为最危险区,起拱处次之,底板相对安全;根据分析结果优化了爆破参数,提高了施工进度,同时也保证既有隧道的安全运营。     

下穿地铁隧道爆破作用下人防隧道的动力效应

隧道爆破作用下邻近既有隧道的安全性是爆破施工中的重点关注内容,以武汉地铁8号线洪山路站至小洪山站区间隧道爆破开挖为例,研究下穿地铁隧道爆破作用下上方既有人防隧道的动力效应.使用LS-DYNA建立了隧道爆破有限元数值模型,并结合现场振动监测数据验证数值模型的可靠性,对人防隧道的动力响应特征进行研究.现场测试和数值模拟研究表明:随着爆心距的增加人防隧道衬砌结构质点峰值振速(PPV)逐渐减小,PPV最大值出现在爆源正上方;人防隧道衬砌结构稳定性受拉应力控制,隧道底板和拱顶主控拉应力为隧道环向,边墙主控拉应力为垂直方向;衬砌结构最危险截面位于爆源上方,此截面最可能破坏的位置是迎爆侧拱脚,破坏方式为从内至外的拉破坏.基于极限抗拉强度计算分析得到的隧道衬砌结构振速安全阈值为14.9 cm/s.     

基于方向投影的堑壕和交通壕自动检测

对航空照片上堑壕和交通壕的判读是野战工事判读中一项重要的内容,对堑壕和交通壕影像的检测是该项判读工作的技术基础。本文提出了航空照片图上的基准点,并给出了基于方向投影基准点的堑壕和交通壕自动检测方法。