基于 Fe$_4$GeTe$_2$ 片状晶体异质结构的高效自旋过滤

Masoumeh Davoudiniya; Biplab Sanyal

基于 Fe$_4$GeTe$_2$ 片状晶体异质结构的高效自旋过滤

介观与纳米尺度物理 2025-04-02 v1 材料科学计算物理

作者: Masoumeh Davoudiniya , Biplab Sanyal

摘要

利用第一性原理仿真，我们研究了Fe $_4$ GeTe $_2$ （F4GT）基片状晶体异质结构中自旋依赖的电子传输特性。两种情况下（独立支撑和器件配置）的电子态密度均确认了F4GT的铁磁金属性质，并揭示了F4GT与PtTe $_2$ 电极之间界面相互作用较弱，从而实现高效自旋过滤。我们观察到器件配置下F4GT的磁各向异性能降低，表明磁矩稳定性减弱，对外部条件更敏感。PtTe $_2$ /单层F4GT/PtTe $_2$ 异质结构的传输本征态显示出受相对相位和局域化影响的干涉图样，在自旋上通道和自旋下通道中显著不同。此外，对夹层两个PtTe $_2$ 电极之间的铁磁配置双层F4GT的球形传输预测将呈现约97%的自旋极化，其中自旋上电子的传输概率高于自旋下电子。我们还研究了Fe $_4$ GeTe $_2$ /GaTe/Fe $_4$ GeTe $_2$ 片状晶体异质结构夹在PtTe $_2$ 电极中的自旋传输特性，以探讨其作为基于片状晶体材料的自旋器件中磁隧道结（MTJ）的潜力。将GaTe作为F4GT层之间的2D半导体隔层后，器件在低偏压下表现出487%的隧道磁阻（TMR），随偏压升高而减小。总体而言，我们的发现凸显了F4GT/GaTe/F4GT异质结构在基于片状晶体材料的自旋器件中具有的潜力。

关键词

片状晶体异质结构自旋过滤铁磁材料自旋极化隧道磁阻

引用

@article{arxiv.2504.00935,
  title  = {Efficient spin filtering through Fe$_4$GeTe$_2$-based van der Waals heterostructures},
  author = {Masoumeh Davoudiniya and Biplab Sanyal},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2504.00935},
  year   = {2025}
}

备注

13 pages, 11 figures

基于 Fe$_4$GeTe$_2$ 片状晶体异质结构的高效自旋过滤

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