磁性隧道结有能量耗散的电子输运理论

我们计划研究铁磁/绝缘体/铁磁异质隧道结中的通过杂质的有能量耗散的非弹性电子输运现象。我们初步的理论工作表明，对于传统的以氧化铝，氧化镍等为绝缘层的磁性隧道结, 该种输运行为对理解隧道磁电阻的叶尖状零偏压异常是至关重要的。在这个项目中，我们计划考虑（1）电子隧穿矩阵元的能量依赖关系，（2）杂质电子态较为真实的能级分布，将这个理论发展成可以细致描述在实验所涉及的整个偏压范围内隧道磁电阻电压依赖关系的统一理论。进一步我们还将研究以氧化镁为绝缘体的新型磁性隧道结中更为复杂的隧道磁电阻的电压依赖关系。此外，有工作表明，这种有能量耗散的非弹性电子输运理论在其它领域也有重要应用，如高温超导体的STM实验，因此我们还计划应用我们发展的理论到其它前沿领域研究相关的实验问题。

课题执行情况良好，基本按照“课题任务书”展开工作并向新的前沿课题延伸，完成课题研究任务，达到预期目标。共发表SCI论文17篇，其中包括Nature Communications 1篇，Physical Review Letters 3篇。重要研究进展包括：1）以自旋陈数理论为基础，提出了时间反演对称破缺的量子自旋霍尔效应，并建议了实验观察这一效应的可能途径；2）建立了无兰道能级的分数量子霍尔效应模型，为研究拓扑电子输运现象指引了新的研究方向。