外加電場(chǎng)、界面雜質(zhì)及有效質(zhì)量對(duì)磁性隧道結(jié)散粒噪聲的影響.pdf

1、早在七十年代，為了得到自旋相關(guān)電子態(tài)的信息，已經(jīng)開始了自旋極化隧穿的學(xué)習(xí)。
　　 近幾年，透過鐵磁體/絕緣層/鐵磁體的自旋極化隧穿得到越來越多的關(guān)注。在本文中，我們運(yùn)用散射方法研究了外加電場(chǎng)和界面雜質(zhì)及有效質(zhì)量對(duì)磁性隧道結(jié)隧穿特性的影響。主要介紹如下：
　　 （1）我們研究了外加電場(chǎng)對(duì)FM/I(S)/FM單結(jié)和雙結(jié)隧穿概率和噪聲的影響。首先計(jì)算了FM/I(S)/FM單結(jié)在外加偏壓不同時(shí)隧穿概率和噪聲隨費(fèi)米能量的變化情況，

2、接著計(jì)計(jì)算了FM/I(S)/FM/I(S)/FM雙結(jié)兩邊勢(shì)阱電子為自旋向上而中間勢(shì)阱的電子分別取自旋向上和向下這兩種情況時(shí)，在不同的外加偏壓下，隧穿概率和噪聲隨著電子的費(fèi)米能量的變化，我們發(fā)現(xiàn)在隧穿概率的峰值處，噪聲都出現(xiàn)了共振劈裂現(xiàn)象，這從噪聲公式S=e3Va/2πhT(E)(1-T(E))中可以很容易看出來，當(dāng)隧穿概率為1/2時(shí)，噪聲達(dá)到最大值。隨著偏壓的增大，這種劈裂現(xiàn)象變的不明顯，噪聲的峰值變大；FM/I(S)/FM雙結(jié)中間勢(shì)阱

3、電子是自旋向下時(shí)，隧穿概率出現(xiàn)峰值所需能量減小，在隧穿概率峰值處噪聲發(fā)生共振劈裂現(xiàn)象所對(duì)應(yīng)能量也變小，但是噪聲的共振劈裂現(xiàn)象沒有中間勢(shì)阱電子為自旋向上時(shí)明顯，兩個(gè)共振劈裂之間的能量的間隔減小。
　　 （2）我們接著研究了界面雜質(zhì)和有效質(zhì)量對(duì)FM/NM/FM結(jié)噪聲的影響。我們首先計(jì)算了不考慮電子有效質(zhì)量影響時(shí),在費(fèi)米能量不同的情況下，噪聲隨界面雜質(zhì)勢(shì)γ值的變化情況，噪聲在θ=π時(shí)并不等于零，說明這里的自旋閥效應(yīng)不是很理想的狀況，這

4、是因?yàn)槎荚阼F磁層的兩帶模型中，自旋并沒有完全被極化，在費(fèi)米面處，還有一些自旋向下的電子，在兩個(gè)鐵磁層極化方向相反的情況下仍有小的電流通過隧道結(jié)，這樣的狀況更接近于現(xiàn)實(shí)的情況；接著計(jì)算了在雜質(zhì)勢(shì)γ值不同時(shí)噪聲隨著費(fèi)米能量的變化情況，噪聲在0=γ時(shí)的振蕩是相對(duì)于能量軸呈對(duì)稱分布的，用兩帶模型理論可以很好的解釋，隨著雜質(zhì)勢(shì)γ的增加，噪聲的震蕩又出現(xiàn)了反對(duì)稱情況，并且波峰的數(shù)量增多，這些現(xiàn)象與雜質(zhì)誘導(dǎo)的準(zhǔn)束縛態(tài)有很大的關(guān)系。當(dāng)費(fèi)米能量很大時(shí)，噪

5、聲的反對(duì)稱情況減弱，說明這種由自旋相關(guān)效應(yīng)引起的差異隨費(fèi)米能量的增加而變小。隨角度的增大，相同費(fèi)米能量對(duì)應(yīng)的波峰更加尖銳。而噪聲在θ=π時(shí)并不等于零，這還是說明這里的自旋閥效應(yīng)不是很理想的狀況，與上面的解釋類似；然后計(jì)算了有效質(zhì)量和雜質(zhì)同時(shí)作用時(shí)噪聲隨雜質(zhì)勢(shì)γ值的變化情況，改變有效質(zhì)量可以使波矢發(fā)生變化，從而影響了噪聲共振峰出現(xiàn)的位置，說明有雜質(zhì)存在時(shí)，有效質(zhì)量的不同還是對(duì)噪聲產(chǎn)生一定的影響。
　　 最后計(jì)算了在雜質(zhì)勢(shì)γ不同時(shí)噪

6、聲隨費(fèi)米能的變化情況，當(dāng)1 m、3 m 取不同值時(shí)，噪聲在0=γ時(shí)是相對(duì)于費(fèi)米軸呈反對(duì)稱分布的，而隨著雜質(zhì)勢(shì)γ的增加，噪聲這種反對(duì)稱分布更加明顯，并且隨著費(fèi)米能量的增加，這種反對(duì)稱分布差異變小，而當(dāng)1 m、3 m 均取1時(shí)，噪聲在0=γ時(shí)是對(duì)稱于費(fèi)米軸分布的，而隨著雜質(zhì)勢(shì)γ的增加，噪聲呈現(xiàn)了反對(duì)稱分布，并且隨著費(fèi)米能量的增加，這種反對(duì)稱分布差異變小。這些情況說明電子的有效質(zhì)量對(duì)噪聲產(chǎn)生明顯的影響?？紤]質(zhì)量的波形比下面不考慮質(zhì)量影響的波形