外加電場、界面雜質(zhì)及有效質(zhì)量對磁性隧道結(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和界面雜質(zhì)及有效質(zhì)量對磁性隧道結(jié)隧穿特性的影響。主要介紹如下：
　　 （1）我們研究了外加電場對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)兩邊勢阱電子為自旋向上而中間勢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)象所對應(yīng)能量也變小，但是噪聲的共振劈裂現(xiàn)象沒有中間勢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)的振蕩是相對于能量軸呈對稱分布的，用兩帶模型理論可以很好的解釋，隨著雜質(zhì)勢γ的增加，噪聲的震蕩又出現(xiàn)了反對稱情況，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)量的不同還是對噪聲產(chǎn)生一定的影響。
　　 最后計(jì)算了在雜質(zhì)勢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)是相對于費(fèi)米軸呈反對稱分布的，而隨著雜質(zhì)勢γ的增加，噪聲這種反對稱分布更加明顯，并且隨著費(fèi)米能量的增加，這種反對稱分布差異變小，而當(dāng)1 m、3 m 均取1時(shí)，噪聲在0=γ時(shí)是對稱于費(fèi)米軸分布的，而隨著雜質(zhì)勢γ的增加，噪聲呈現(xiàn)了反對稱分布，并且隨著費(fèi)米能量的增加，這種反對稱分布差異變小。這些情況說明電子的有效質(zhì)量對噪聲產(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