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铁磁体/铁磁半导体/铁磁体结构中自旋输运特性研究

作　者: 赵剑锋
导　师: 李玉现
学　校: 河北师范大学
专　业: 理论物理
关键词: 磁性半导体 Rashba自旋轨道耦合传递矩阵隧穿系数隧穿共振
分类号: O482.54
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 31次
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内容摘要

本文采用Sloczewski自由电子模型,考虑了磁性半导体既存在铁磁特性,同时又存在Rashba自旋轨道耦合效应的特点,在量子相干弹道输运理论的基础上,研究了铁磁体/绝缘体/铁磁半导体/绝缘体/铁磁体磁性双隧道结结构的自旋极化输运性质。对绝缘体处理时采用矩形势,即把势垒看作有一定厚度和高度的矩形势。在文中利用传递矩阵方法从理论上推导该磁性双隧道结结构中的隧穿系数公式,并讨论了Rashba自旋轨道耦合强度、铁磁半导体长度、铁磁半导体中自旋劈裂能、绝缘势垒对隧穿系数、隧穿磁电阻和自旋极化率的影响。分析结果表明:1.隧穿系数、自旋极化率和隧穿磁电阻均随着Rashba自旋轨道耦合强度、绝缘层厚度、铁磁半导体层厚度的变化呈现周期性的振荡。2.该磁性双隧道结结构同等条件下能够获得比铁磁体/绝缘体/半导体/绝缘体/铁磁体结构更高的隧穿磁电阻TMR。3.当两侧绝缘层厚度相同时,铁磁半导体层与左铁磁层磁化方向平行时,隧穿磁电阻TMR较铁磁体/绝缘体/半导体/绝缘体/铁磁体结构有了明显提高,提高了20%。4.绝缘势垒在势垒高度较低时,隧穿系数、自旋极化率和隧穿磁电阻均随着势垒高度的增加而增大。当势垒继续增大时就会出现振荡,当势垒达到一定高度时,隧穿几率急剧下降至0。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
引言  8-10
第一章自旋电子学的发展  10-16
  1.1 自旋电子学的发展史  10-12
  1.2 稀磁半导体的研究进展  12-13
  1.3 磁性隧道结自旋隧穿输运的研究情况  13-16
    1.3.1 铁磁体(FM)/非磁金属(NM)/绝缘体(I)/非磁金属(NM)/铁磁体(FM)结构磁性隧道结  13-14
    1.3.2 磁性双隧道结  14-16
第二章理论模型和公式计算  16-23
  2.1 理论模型  16-17
  2.2 公式计算  17-23
第三章计算结果与分析  23-32
  3.1 Rashba 自旋轨道耦合强度对输运性质的影响  23-25
    3.1.1 铁磁半导体区域与左铁磁区域磁化方向平行情况  24
    3.1.2 铁磁半导体区域与左铁磁区域磁化方向反平行情况  24-25
    3.1.3 FM/I/FS/I/FM 结构与FM/I/S/I/FM 结构的TMR 比较  25
  3.2 绝缘层厚度对输运性质的影响  25-28
    3.2.1 左右两侧绝缘层厚度相同（d_1=d_2 = d ）时  25-27
    3.2.2 仅左侧绝缘层厚度变化时的情况  27
    3.2.3 仅右侧绝缘层厚度变化时的情况  27-28
  3.3 铁磁半导体层厚度对输运性质的影响  28-29
  3.4 铁磁半导体层交换劈裂能对输运性质的影响  29-30
  3.5 绝缘势垒对输运性质的影响  30-32
第四章结论  32-33
参考文献  33-38
致谢  38

铁磁体/铁磁半导体/铁磁体结构中自旋输运特性研究

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