热稳定自旋阀磁传感器及其性能优化研究

对一种Ta/NiFeCr/CoFe/Cu/CoFe/MnIr/Ta结构的顶钉扎自旋阀进行了优化.对自旋阀各层材料在整个结构中所起的作用进行了分析,并通过实验,研究自旋阀中每一层的厚度对磁电阻变化率(MR)的影响.最终得到了在80℃下磁电阻变化率高达10.5%的GMR自旋阀.     

热稳定自旋阀磁传感器及其性能优化研究

对一种Ta/NiFeCr/CoFe/Cu/CoFe/MnIr/Ta结构的顶钉扎自旋阀进行了优化。对自旋阀各层材料在整个结构中所起的作用进行了分析，并通过实验，研究自旋阀中每一层的厚度对磁电阻变化率（MR）的影响。最终得到了在80℃下磁电阻变化率高达10.5%的GMR自旋阀。     

底钉扎与顶钉扎结构在磁传感器中应用研究

该文采用高真空磁控溅射技术分别制备了无缓冲层的NiFe/IrMn和IrMn/NiFe及有缓冲层的IrMn/NiFe 3种结构薄膜,并用振动样品磁强计对样品磁性能进行测试。结果表明,直接在Si上淀积NiFe/IrMn和在适当厚度的Ta/NiFe或Cu层作为缓冲层上淀积IrMn/NiFe的2种结构,有很大的交换偏置场。这样大的交换偏置场适合应用于顶钉扎和底钉扎结构的自旋阀巨磁电阻器件。     

热稳定自旋阀磁传感器及其性能优化研究

对一种Ta/NiFeCr/CoFe/Cu/CoFe/MnIr/Ta结构的顶钉扎自旋阀进行了优化。对自旋阀各层材料在整个结构中所起的作用进行了分析,并通过实验,研究自旋阀中每一层的厚度对磁电阻变化率(MR)的影响。最终得到了在80℃下磁电阻变化率高达10.5%的GMR自旋阀。     

镜面反射纳米氧化层自旋阀的显微结构研究

巨磁电阻 (ＧＭＲ)多层膜自发现[1] 以来 ,自旋极化电子的传输过程一直是凝聚态物理研究的热点。如何进一步改进材料 ,提高巨磁电阻效应 ,已成为自旋阀在计算机硬磁盘读出磁头等重要信息处理器件方面应用的关键问题。最近 ,通过将自旋阀的部分被钉扎层和自由层进行氧化处理 ,引入厚度约为1ｎｍ的氧化层薄膜 (ＮＯＬ ,ｎａｎｏ ｏｘｉｄｅｌａｙｅｒ) ,可成倍地提高自旋阀的巨磁电阻 (ＧＭＲ)比率[2 ] 。这一发现引起了国际自旋电子学研究领域的广泛关注[3～ 6] 。目前 ,人们普遍认为厚度为 2～ 3原子层的纳米氧化层对自旋极化电子产生镜面反…     

线性自旋阀磁头的材料性能及结构参数优化

优化材料性能参数和自旋阀巨磁阻磁头的结构参数是微磁器件实用化的关键.本文基于建立的物理计算模型,首先利用传输线方法和微磁学理论对铁磁自由层中信号场和磁化强度分布进行了计算,优化了材料性能参数;其次讨论了磁头结构尺寸和磁参数对信号场和饱和磁感应强度的影响;最后将自旋阀巨磁阻磁头传感单元作为有源磁电阻放入前端放大电路,对输出电压。二次谐波及线性区间进行模拟,发现在缝宽g1 g2≤0.7,线性偏电流10~50 mA范围内,自旋阀磁头相对记录介质有线性信号输出。     

自旋阀多层膜[NiFe／Cu／Co／Cu]n的GMR效应研究

巨磁电阻（ＧＭＲ）硬盘磁头由于具有灵敏度高,稳定性好,巴克豪森噪音小等重大优点,使它在信息存储领域引起了一场新的革命。本文报道了一种自旋阀型多层膜「ＮｉＦｅ／Ｃｕ／Ｃｏ／Ｃｕ」ｎ的实验研究和理论分析。研究了工艺条件和多层膜结构对巨磁电阻疚的影响,勇于通过对制备条件的优化选择,在常温下得到巨磁阻系数为８％,饱和场强２６０Ｏｅ的优质自旋阀多层膜材料。     

Ⅲ—V族磁半导体材料的研究与发展

Mn、Fe等过渡金属元素的Ⅲ-V族磁半导体（DMS）材料和铁磁/半导体异质结材料由于具备半导体和磁性材料的综合特性，可望广泛应用于未来的磁（自旋）电子器件，从而使传统的电子工业面临一场新的技术革命。本文将对上述研究领域进行评述。     

具有CoCrPt硬磁偏置的微尺寸巨磁阻传感器

本文介绍了一种基于GMR自旋阀的磁场传感器,它用于读取磁记录信息,并且通过硬磁偏置层解决了小尺寸GMR中存在的巴克豪森噪声问题. 传感器采用顶钉扎的自旋阀结构的GMR,磁电阻经过优化达到13.2%. 自旋阀的自由层被CoCrPt永磁体磁化到和被钉扎层的磁化方向相互垂直,这样可以使磁传感器得到线性的磁场探测性能. 对磁场传感器经过测试发现,硬磁偏置层在磁化后相较于磁化前,磁传感器的MR-H曲线得到明显改善,且矫顽力降低.     

反铁磁自旋电子器件及其研究进展

反铁磁凭借对外磁场不敏感、电场自旋调控以及自旋动力学响应速度快等优势成为当前自旋电子器件研究热点。首先将反铁磁自旋电子器件划分为存储器件、逻辑器件和类脑器件三类进行介绍,对各类器件发展历程进行分析和归纳,展示在结构设计、自旋调控、速度能耗等方面的特点,其中基于纯电场自旋轨道矩和交换偏置场调控的反铁磁器件极具发展前景。同时,介绍了近年反铁磁信号的探测和调控机制的研究旨在帮助器件设计研究,例如磁场和电流调控、电场调控等;最后从物理机制、器件设计和实际应用角度总结了反铁磁自旋电子器件领域存在的困难和挑战,展望了其发展方向和机遇。     

自旋电子学、自旋电子器件及GaAs中电子自旋弛豫研究

评述了自旋电子学及自旋电子器件的发展,自旋电子器件的应用,半导体自旋电子学的研究内容及目前的研究现状．给出了我们的有关GaAs中电子自旋偏振与相干弛豫的研究结果．     

自旋电子学研究的最新进展

自旋极化电子的高效注入、自旋霍尔效应和自旋流的产生与探测都是目前自旋电子学中热门研究专题,世界一些著名学术刊物屡见报道。对这些重要内容的理论和实验的最新研究成果进行了介绍。通过自旋极化电子高效注入方法和材料的研究,人们期望研制出新一代自旋电子器件,进而实现应用电子自旋传输、记录和存储信息的目标。近期实验给出,自旋极化电子从铁磁金属注入半导体和金属都获得较高的极化率。各种注入方法中,自旋流直接注入法目前备受关注,因为自旋霍尔效应为自旋流的产生与探测提供了新的途径,即自旋霍尔效应可以产生自旋流,但因无霍尔电压故不容易测量;而逆自旋霍尔效应又将自旋流转化为电流,使得难以测量的自旋流又可以直接用电学方法测量。     

Optical and electronic manipulation of spin coherence in semiconductors

Understanding how to manipulate and store information in the form of electronic and nuclear spin states may lead to exciting applications in quantum computing and spintronics. Electron spin polarization in semiconductors can be prepared optically and then manipulated using optical, electronic, and magnetic techniques. Optical studies of electron spin states reveal long coherence times in semiconductors, heterostructures, and quantum dots. Electron spin packets can be transported in a semiconductor and across heterojunctions with electric fields. Recent experiments demonstrate the possibility of performing quantum operations on electron spin states using femtosecond optical pulses or electrical gating. In addition, nuclear spin states can be controlled by their interactions with either periodically-excited electrons or ferromagnetic overlayers.     

有机无机杂化钙钛矿半导体中光激发态自旋的光学探测

概述三维与二维钙钛矿材料(HOP)电子自旋光学响应的基本过程、电子态自旋寿命的光学测量方法和结果,并对已知自旋寿命的影响因素进行分析,讨论进一步研究钙钛矿在自旋阀、自旋输运、量子计算、偏振发光二极管等基于钙钛矿中自旋特性的应用中的前景。     

自旋电子学和自旋电子器件

自旋电子学是近年来发展起来的微电子学和磁学的交叉学科,主要研究自旋极化电流的注入、控制和检测。本文介绍了自旋电子学和器件的研究进展,着重讨论了自旋注入和检测的问题,分析了自旋电子器件研究的核心问题和难点。自旋电子学的研究有着重要的理论意义,自旋器件在信息科学领域也具有十分广阔的应用前景。     

半导体自旋电子学的研究与应用进展

自旋电子学是一门最新发展起来的涉及磁学、电子学以及信息学的交叉学科.自旋电子器件与普通半导体电子器件相比具有不挥发、低功耗和高集成度等优点.本文介绍了半导体自旋电子学的研究对象和内容,主要包括磁性半导体、自旋注入、自旋探测以及自旋输运等.本文综述了半导体自旋电子学目前的研究进展及其在自旋电子器件和量子信息处理中的应用.     

Robustness of Spin Polarization in Graphene‐Based Spin Valves

The decrease of spin polarization in spintronics devices under the application of a bias voltage is one of a number of currently important problems that should be solved. Here, an unprecedented robustness of the spin polarization in multilayer‐graphene spin valves at room temperature is revealed. Surprisingly, the spin polarization of injected spins is constant up to a bias voltage of +2.7 V and ?0.6 V in positive‐ and negative‐bias voltage applications at room temperature, respectively, which is superior to all spintronics devices. This finding is induced by suppression of spin scattering due to an ideal‐interface formation. Furthermore, an important accordance between theory and experiment in molecular spintronics is found by observing the fact that the signal intensity in a local scheme is double that in a nonlocal scheme, as theory predicts, which provides construction of a steadfast physical basis in this field.     

半导体材料中自旋极化的光学注入与探测

综述了自旋电子学的一些新进展,重点介绍了自旋极化的光学注入、弛豫机制和光学探测等方面的内容,并涉及到与自旋有关的自旋霍尔效应(SHE)和纯自旋流等物理效应.     

含Rashba自旋轨道耦合二维电子气结构中电子反常位移及自旋分离

研究了含Rashba自旋轨道耦合的磁电调制半导体二维电子气中弹道电子的反常位移 （Goos-H?nchen位移,即GH位移）。计算中发现,通过调节结构的各个参数包括入射角、磁场强度和Rashba自旋轨道耦合系数,可以有效地调控GH位移,并且在一定条件下可以为负。电子的GH位移和自旋极化态有密切关系,这个自旋相关的位移可以用来分离不同自旋极化的电子束。基于这种现象,提出了一种利用GH位移在半导体2DEG中分离不同自旋极化电子的方法。     

Progress toward electrical injection of spin-polarized electrons into semiconductors

The use of carrier spin as a new degree-of-freedom in semiconductor devices offers new functionality and performance. However, efforts to implement semiconductor spintronics have been crippled by the lack of an efficient and practical means to electrically inject spin polarized carriers into a semiconductor device heterostructure. This paper summarizes progress toward that end using magnetic semiconductors and ferromagnetic metals as spin injecting contacts. We describe a very successful approach which employs a ferromagnetic metal/tunnel barrier contact, where the tunnel barrier is simply a tailored Schottky barrier which forms naturally between the ferromagnetic metal and the semiconductor itself. Initial efforts have demonstrated electron spin polarizations of at least 32% in GaAs quantum-well LED heterostructures. Significantly higher spin injection efficiencies are anticipated in optimized structures. These results demonstrate that spin injecting contacts can be formed using a very familiar and widely employed contact methodology, providing a ready pathway for the integration of spin transport into semiconductor processing.