搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

自旋场效应晶体管中隧道磁阻的势垒相关反转效应

杨军 章曦 苗仁德

引用本文:
Citation:

自旋场效应晶体管中隧道磁阻的势垒相关反转效应

杨军, 章曦, 苗仁德

Barrier-dependent tunneling magnetoresistance reversal effect in spin field effect transistors

Yang Jun, Zhang Xi, Miao Ren-De
PDF
导出引用
  • 考虑自旋场效应晶体管中Rashba自旋轨道相互作用和自旋输运量子相干性,研究了势垒强度对自旋场效应晶体管的自旋相关量子输运的影响. 研究发现,势垒强度较低时,隧道结电导随Rashba自旋轨道相互作用强度的变化呈现明显的振荡现象,势垒强度较高时,电导表现出明显的势垒相关电导开关现象. 当势垒强度逐渐增强时,平行结构电导呈现出单调下降趋势,而反平行结构电导产生波动,这种波动导致该隧道磁阻也随势垒强度的变化表现出振荡现象,且在合适的准一维电子气厚度情况下隧道磁阻值可以产生正负反转,这个效应将会在基于自旋的电子器件信息的存储上获得应用.
    Considering Rashba spin orbit interaction and spin quantum transport in the spin field effect transistor, we study the influence of the barrier strength on the spin coherence transport in spin field effect transistors. It is found that when the barrier strength is weak, the tunneling junction conductance exhibits oscillatory phenomenon obviously with increasing Rashba spin orbit interaction strength. The conductance exhibites barrier-dependent conductive switching effect as the barrier strength increases. When the barrier strength gradually increases, parallel conductance exhibits a monotonicall decreasing trend, while the anti-parallel conductance fluctuates, and such a fluctuation leading to the tunneling magnetoresistance also exhibits oscillatory phenomenon with the variation of barrier strength . For a suitable thickness of quasi one-dimensional electron gas, the tunneling magnetoresistance value can produce positive and negative inversion, and the effect will shed light on the application of spin information storage electronic device.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11304395)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No 11304395).
    [1]

    Moodera J S, Kinder L R, Wong T M, Meservey R 1995 Phys. Rev. Lett. 74 3273

    [2]

    Mathon J, Umerski A 1999 Phys. Rev. B 60 1117

    [3]

    Zhu L, Chen W D, Xie Z W, Li B Z 2006 Acta Phys. Sin. 55 5499

    [4]

    Mattana R, George J M, Jaffres H, Nguyen Van Dau F, Fert A, Lepine B, Guivare'h A, Jezequel G 2003 Phys. Rev. Lett. 90 166601

    [5]

    Yang J, Wang J, Zheng Z M, Xing D Y, Chang C R 2005 Phys. Rev. B 71 214434

    [6]

    Song C, Wang Y Y, Li X J, Wang G Y, Pan F 2012 Appl. Phys. Lett. 101 062404

    [7]

    Datta S, Das B 1990 Appl. Phys. Lett. 56 665

    [8]

    Liu Q H, Guo Y Z, Freeman A J 2013 Nano Letters 13 5264

    [9]

    Wang R Q, Gong J, Wu J Y, Chen J 2013 Acta Phys. Sin. 62 087303 (in Chinese) [王瑞琴, 宫箭, 武建英, 陈军 2013 物理学报 62 087303]

    [10]

    Zhang L, Li H W, Hu L B 2012 Acta Phys. Sin. 61 177203 (in Chinese) [张磊, 李辉武, 胡梁斌 2012 物理学报 61 177203]

    [11]

    Li M, Zhang R, Liu B, Fu D Y, Zhao C Z, Xie Z L, Xiu X Q, Zheng Y D 2012 Acta Phys. Sin. 61 027103 (in Chinese) [李明, 张荣, 刘斌, 付德硕, 赵传阵, 谢自力, 修向前, 郑有炓 2012 物理学报 61 027103]

    [12]

    Wu M M, Jiang J H, Weng M Q 2010 Physics Reports 493 61

    [13]

    Žutic I, Fabian J, Sarma S D 2004 Rev. Mod. Phys. 76 323

    [14]

    Awschalom D, Flatte M E 2007 Nature Physics 3 153

    [15]

    Hong X K, Yang X F, Feng J F, Liu Y S 2013 Chin. Phys. B 22 057306

    [16]

    Xia J B, Ge W K, Chang K 2008 Semiconductor spintronics (Beijing: Science Press) (in Chinese) p216-248 [夏建白, 葛惟昆, 常凯 2008 半导体自旋电子学 (北京: 科学出版社) 第216–248页]

    [17]

    Wang J W, Li S S, Xia J B 2006 Progress in Physics 26 228 (in Chinese) [王建伟, 李树深, 夏建白 2006 物理学进展 26 228]

    [18]

    Hu C M, Matsuyama T 2001 Phys. Rev. Lett. 87 066803

    [19]

    Matsuyama T, Hu C M, Grundler D, Meier G, Merkt U 2002 Phys. Rev. B 65 155322

    [20]

    Li Y X, Guo Y, Li B Z 2005 Phys. Rev. B 71 012406

    [21]

    Slonczewski J C 1989 Phys. Rev. B 39 6995

    [22]

    Buttiker M 1993 J. Phys: Condens. Matte r 5 9361

    [23]

    Christen T, Buttiker M 1996 Phys. Rev. Lett. 77 143

    [24]

    Li Y X, Guo Y, Li B Z 2005 Phys. Rev. B 71 012406

  • [1]

    Moodera J S, Kinder L R, Wong T M, Meservey R 1995 Phys. Rev. Lett. 74 3273

    [2]

    Mathon J, Umerski A 1999 Phys. Rev. B 60 1117

    [3]

    Zhu L, Chen W D, Xie Z W, Li B Z 2006 Acta Phys. Sin. 55 5499

    [4]

    Mattana R, George J M, Jaffres H, Nguyen Van Dau F, Fert A, Lepine B, Guivare'h A, Jezequel G 2003 Phys. Rev. Lett. 90 166601

    [5]

    Yang J, Wang J, Zheng Z M, Xing D Y, Chang C R 2005 Phys. Rev. B 71 214434

    [6]

    Song C, Wang Y Y, Li X J, Wang G Y, Pan F 2012 Appl. Phys. Lett. 101 062404

    [7]

    Datta S, Das B 1990 Appl. Phys. Lett. 56 665

    [8]

    Liu Q H, Guo Y Z, Freeman A J 2013 Nano Letters 13 5264

    [9]

    Wang R Q, Gong J, Wu J Y, Chen J 2013 Acta Phys. Sin. 62 087303 (in Chinese) [王瑞琴, 宫箭, 武建英, 陈军 2013 物理学报 62 087303]

    [10]

    Zhang L, Li H W, Hu L B 2012 Acta Phys. Sin. 61 177203 (in Chinese) [张磊, 李辉武, 胡梁斌 2012 物理学报 61 177203]

    [11]

    Li M, Zhang R, Liu B, Fu D Y, Zhao C Z, Xie Z L, Xiu X Q, Zheng Y D 2012 Acta Phys. Sin. 61 027103 (in Chinese) [李明, 张荣, 刘斌, 付德硕, 赵传阵, 谢自力, 修向前, 郑有炓 2012 物理学报 61 027103]

    [12]

    Wu M M, Jiang J H, Weng M Q 2010 Physics Reports 493 61

    [13]

    Žutic I, Fabian J, Sarma S D 2004 Rev. Mod. Phys. 76 323

    [14]

    Awschalom D, Flatte M E 2007 Nature Physics 3 153

    [15]

    Hong X K, Yang X F, Feng J F, Liu Y S 2013 Chin. Phys. B 22 057306

    [16]

    Xia J B, Ge W K, Chang K 2008 Semiconductor spintronics (Beijing: Science Press) (in Chinese) p216-248 [夏建白, 葛惟昆, 常凯 2008 半导体自旋电子学 (北京: 科学出版社) 第216–248页]

    [17]

    Wang J W, Li S S, Xia J B 2006 Progress in Physics 26 228 (in Chinese) [王建伟, 李树深, 夏建白 2006 物理学进展 26 228]

    [18]

    Hu C M, Matsuyama T 2001 Phys. Rev. Lett. 87 066803

    [19]

    Matsuyama T, Hu C M, Grundler D, Meier G, Merkt U 2002 Phys. Rev. B 65 155322

    [20]

    Li Y X, Guo Y, Li B Z 2005 Phys. Rev. B 71 012406

    [21]

    Slonczewski J C 1989 Phys. Rev. B 39 6995

    [22]

    Buttiker M 1993 J. Phys: Condens. Matte r 5 9361

    [23]

    Christen T, Buttiker M 1996 Phys. Rev. Lett. 77 143

    [24]

    Li Y X, Guo Y, Li B Z 2005 Phys. Rev. B 71 012406

  • [1] 张明媚, 郭亚涛, 付旭日, 李梦蕾, 任宝藏, 郑军, 袁瑞玚. 铁磁电极单层二硫化钼纳米带量子结构中的自旋开关效应和巨磁阻. 物理学报, 2023, 72(15): 157202. doi: 10.7498/aps.72.20230483
    [2] 孙振辉, 胡丽贞, 徐玉良, 孔祥木. 准一维混合自旋(1/2, 5/2) Ising-XXZ模型的量子相干和互信息. 物理学报, 2023, 72(13): 130301. doi: 10.7498/aps.72.20230381
    [3] 王志梅, 王虹, 薛乃涛, 成高艳. 自旋轨道耦合量子点系统中的量子相干. 物理学报, 2022, 71(7): 078502. doi: 10.7498/aps.71.20212111
    [4] 刘锋, 高冬梅, 蔡晓秋. 多体系统中相干资源的一般化理论. 物理学报, 2019, 68(23): 230301. doi: 10.7498/aps.68.20190966
    [5] 李保民, 胡明亮, 范桁. 量子相干. 物理学报, 2019, 68(3): 030304. doi: 10.7498/aps.68.20181779
    [6] 翁羽翔, 王专, 陈海龙, 冷轩, 朱锐丹. 量子相干态的二维电子光谱测量的原理、应用和发展. 物理学报, 2018, 67(12): 127801. doi: 10.7498/aps.67.20180783
    [7] 邢容, 谢双媛, 许静平, 羊亚平. 动态光子晶体中V型三能级原子的自发辐射. 物理学报, 2017, 66(1): 014202. doi: 10.7498/aps.66.014202
    [8] 辛建国, 杨传路, 王美山, 马晓光. (CH3)2和(NH2)2基团修饰的齐聚苯乙炔分子电子输运性质研究. 物理学报, 2016, 65(7): 073102. doi: 10.7498/aps.65.073102
    [9] 孙鹏, 杜磊, 陈文豪, 何亮, 张晓芳. 金属-氧化物-半导体场效应管辐射效应模型研究. 物理学报, 2012, 61(10): 107803. doi: 10.7498/aps.61.107803
    [10] 李立, 刘红侠, 杨兆年. 量子阱Si/SiGe/Sip型场效应管阈值电压和沟道空穴面密度模型. 物理学报, 2012, 61(16): 166101. doi: 10.7498/aps.61.166101
    [11] 孙伟峰, 李美成, 赵连城. 低维半导体异质结中的量子相干红外发射机理理论研究. 物理学报, 2010, 59(9): 6185-6192. doi: 10.7498/aps.59.6185
    [12] 吴绍全. 通过嵌入铁磁电极之间 Aharonov-Bohm 干涉仪自旋极化输运性质的研究. 物理学报, 2009, 58(6): 4175-4182. doi: 10.7498/aps.58.4175
    [13] 刘 奎, 丁宏林, 张贤高, 余林蔚, 黄信凡, 陈坤基. 量子点浮置栅量子线沟道三栅结构单电子场效应管存储特性的数值模拟. 物理学报, 2008, 57(11): 7052-7056. doi: 10.7498/aps.57.7052
    [14] 王海雷, 杨世平. 三势阱中玻色-爱因斯坦凝聚的开关特性. 物理学报, 2008, 57(8): 4700-4705. doi: 10.7498/aps.57.4700
    [15] 杨 军, 武文远, 龚艳春. 磁性隧道结中的量子相干输运研究. 物理学报, 2008, 57(1): 448-452. doi: 10.7498/aps.57.448
    [16] 李萍剑, 张文静, 张琦锋, 吴锦雷. 基于碳纳米管场效应管构建的纳电子逻辑电路. 物理学报, 2007, 56(2): 1054-1060. doi: 10.7498/aps.56.1054
    [17] 杨丽君, 张连水, 李晓莉, 李晓苇, 郭庆林, 韩 理, 傅广生. 多窗口可调谐电磁诱导透明研究. 物理学报, 2006, 55(10): 5206-5210. doi: 10.7498/aps.55.5206
    [18] 胡振华, 黄德修. 非对称耦合量子阱吸收与色散的理论研究. 物理学报, 2005, 54(4): 1788-1793. doi: 10.7498/aps.54.1788
    [19] 唐为华, 李培刚, L. H. Li, J. Gao. La2/3Ca1/3MnO3/Eu2CuO4/La2/3Ca1/3MnO3磁性隧道结的制备与表征. 物理学报, 2005, 54(1): 291-294. doi: 10.7498/aps.54.291
    [20] 杨林安, 张义门, 于春利, 张玉明. SiC功率金属-半导体场效应管的陷阱效应模型. 物理学报, 2003, 52(2): 302-306. doi: 10.7498/aps.52.302
计量
  • 文章访问数:  4921
  • PDF下载量:  519
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-08-01
  • 修回日期:  2014-08-13
  • 刊出日期:  2014-11-05

/

返回文章
返回