СПИНОВАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОНОВ В ТУННЕЛЬНЫХ КОНТАКТАХ Co0.9Fe0.1/MgO/InSb

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методом магнетронного напыления и безмасочной фотолитографии изготовлены латеральные спиновые устройства с туннельными контактами Co0.9Fe0.1/MgO/InSb. Измерены вольт-амперные характеристики и сопротивление контактов, а также эффект Ханле при диффузии поляризованных электронов между контактами. В рамках первопринципной молекулярной динамики выполнены расчеты зонной структуры в сверхъячейках, моделирующих интерфейсы Co/MgO и MgO/InSb. Показано что на границе интерфейса Co/MgO для блоховских состояний электронов возникает существенная спиновая поляризация. Вследствие этого вероятности прохождения через слой диэлектрика и через интерфейсы ферромагне-тик/диэлектрик, диэлектрик/полупроводник для этих электронов различные. Вычислены высота и ширина туннельных барьеров на основании анализа вольт-амперных характеристик туннельных контактов. Показано, что более высокая степень поляризации достигается в туннельных контактах с большей высотой барьера и более высоким сопротивлением. Показано, что в интерфейсе MgO/InSb из-за большой разницы величин параметров решеток высока вероятность образования дефектов, не позволяющих достичь высоких поляризационных характеристик туннельных контактов.

Об авторах

Н. А. Виглин

Институт физики металлов им. М. Н. Михеева Уральского отделения Российской акаденмии наук

Email: viglin@imp.uran.ru
Екатеринбург, Россия

В. М. Цвелиховская

Институт физики металлов им. М. Н. Михеева Уральского отделения Российской акаденмии наук

Екатеринбург, Россия

А. О. Шориков

Институт физики металлов им. М. Н. Михеева Уральского отделения Российской акаденмии наук; Уральский федеральный университет им. Б. Н. Ельцина

Екатеринбург, Россия; Екатеринбург, Россия

Т. Н. Павлов

Институт физики металлов им. М. Н. Михеева Уральского отделения Российской акаденмии наук

Екатеринбург, Россия

В. В. Проглядо

Институт физики металлов им. М. Н. Михеева Уральского отделения Российской акаденмии наук

Екатеринбург, Россия

Список литературы

  1. J. Fabian, A. Matos-Abiague, C. Ertler et al., Acta Phys.Slov. 57, 565 (2007).
  2. I. Zutic, J. Fabian, and S. Das Sarma, Rev. Mod. Phys. 76, 323 (2004).
  3. D.D. Awschalom and M. E. Flatte, Nature Phys. 3, 153 (2007).
  4. H. Dery, P. Dalal, L. Cywinski and L. J. Sham, Nature 447, 5736 (2007).
  5. H. Dery, Y. Song, P. Li, and I. Zutic, Appl. Phys. Lett. 99, 082502 (2011).
  6. A. T. Hanbicki, O. M. J. van’t Erve, R. Magno et al., Appl. Phys. Lett. 82, 4092 (2003).
  7. X. Jiang, R. Wang, R.M. Shelby et al., Phys. Rev. Lett. 94, 056601 (2005).
  8. Н. А. Виглин, В. В. Устинов, В. В. Осипов, Письма в ЖЭТФ 86, 221 (2007).
  9. M. Johnson and R. Silsbee, Phys. Rev. Lett. 55, 1790 (1985).
  10. A. Filip, B. H. Hoving, F. Jedema et al., Phys. Rev. B 62, 9996 (2000).
  11. G. Schmidt, D. Ferrand, L. W. Molenkamp et al., Phys. Rev. B 62, 4790 (2000).
  12. E. I. Rashba, Phys. Rev. B 62, R16267 (2000).
  13. E. Merzbacher, Quantum Mechanics, Wiley, New York (1997).
  14. Н.А. Виглин, И. В. Грибов, В. М. Цвелиховская, Е. И. Патраков, ФТП 53, 277 (2019).
  15. S. F. Alvorado, Phys. Rev. Lett. 75, 513 (1995).
  16. W. H. Butler, X.-G. Zhang, T. C. Schulthess et al., Phys. Rev. B 63, 054416 (2001).
  17. X.-G. Zhang and W. H. Butler, Phys. Rev. B 70, 172407 (2004).
  18. J. M. MacLaren, X.-G. Zhang, W. H. Butler et al., Phys. Rev. B 59, 5470 (1999).
  19. O. M. J. van’t Erve, A. L. Friedman, E. Cobas et al., Nat. Nanotechnol. 7, 737 (2012).
  20. J. G. Simmons, J. Appl. Phys. 34, 1793 (1963).
  21. N. A. Viglin, V. V. Ustinov, S. O. Demokritov et al., Phys. Rev. B 96, 235303 (2017).
  22. Н. А. Виглин, Ю. В. Никулин, В. М. Цвелиховская и др., ЖЭТФ 161, 866 (2022).
  23. J. Bass and W. P. Pratt Jr., J. Phys.: Condens. Matter 19, 183201 (2007).
  24. Н.А. Виглин, В. М. Цвелиховская, Н. А. Кулеш и др., Письма в ЖЭТФ 110, 248 (2019).
  25. J. G. Simmons, J. Appl. Phys. 34, 238 (1963).
  26. B. J. Jonsson-Akerman, R. Escudero, C. Leighton et al., Appl. Phys. Lett. 77, 18 (2000).
  27. P. Giannozzi, S. Baroni, N. Bonini et al., J. Phys.: Cond. Matter 21, 395502 (2009).
  28. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett 77, 3865 (1996).
  29. V. I. Anisimov, J. Zaanen, and Ole K. Andersen. Phys. Rev. B 44, 943 (1991).
  30. V. I. Anisimov, F Aryasetiawan, and A. I. Lichtenstein, J. Phys.: Cond. Matter 9, 767 (1997).
  31. G. Prandini, A. Marrazzo, I. E. Castelli et al., npj Comp. Mater. 4, 72 (2018).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024