磁性隧道结中库仑阻塞效应调控自旋积累的现象和机制

库仑阻塞效应和自旋积累效应之间的相互影响是纳米尺度下电子电荷和电子自旋动态过程相互关联的物理问题。由此而产生的自旋相关单电子隧穿器件是纳米自旋电子学的一个基本构成单元。本项目拟采用物理沉积和化学自组装方法，通过对绝缘势垒层上纳米颗粒的形貌，尺寸和空间排布的控制，制备出含有非磁性纳米颗粒的单电子隧穿磁性隧道结，通过偏压和门电压调控纳米颗粒的库伦荷电能，来影响其自旋积累效应，实现利用库仑阻塞效应调控纳米颗粒上自旋积累效应。采用考虑自旋积累的单电子隧穿正统理论分析其磁电输运特性，进一步理解纳米尺度下电子电荷和自旋之间的相互影响机理，从物理机制上理清二者的关联，最终揭示库仑阻塞对自旋积累操控的规律和物理机制，为设计以库仑阻塞调控自旋积累为机制的器件提供理论依据。

在基金的资助下：对高自旋极化具有垂直各向异性的FeCo和FePt磁性开展了研究，分析了交换偏置与工艺参数的关系等和磁性隧道结制备密切相关的物理问题。.a)研究了FeCo/Au多层膜的自旋重取向，认为其垂直各项异性和界面的应力有较大的关联。文章发表在JOURNALOF APPLIED PHYSICS 109,123918(2011) SCI收录，第一和责任作者。b)提出由于在轰击过程中轰击离子与材料表面存在能量交换会导致材料表面的温度升高，从而影响材料的粘滞系数，导致轰击的微纳米结构偏离BH理论的预期，具体表现为临界角度发生了明显变化，在实际采用离子轰击制备表面微纳米结构工作中应该考虑这种离子轰击热效应导致的差异。该工作发表在Bulletin of Materials Science第一和责任作者。c)对FePt/CrPt双层膜的交换偏置研究，采用不同的双层膜结构，发现采用CrPt为底的时候交换偏置现象比较明显，样品结构更理想。该工作发表在Journal of Nanoscience and Nanotechnology Vol.11,1–4,（2011）SCI收录，第二和责任作者。d)用非正常霍尔效应对CoFeB/Pt多层膜的垂直各项异性进行了。分析了薄膜厚度，周期等参数对垂直各项异性的影响。发表在：Acta Phys. Sin. 61, 167504 (2012)，第二作者。该项工作与中科院物理所朱涛研究员合作完成。