以 AlN 与 ZnO 为势垒层的 Fe 基与 Co 基磁隧道结
介观与纳米尺度物理
2022-06-08 v1
摘要
AlN 与 ZnO 是显示工业中广泛使用的两种宽禁带半导体，它们结晶为纤锌矿结构，有利于与密排常见铁磁体形成外延界面。本文探讨将这些半导体用作磁隧道结中绝缘势垒的材料。具体而言，利用第一性原理量子输运代码 Smeagol 对 [111]/[0001]/[111]（ Co 和 Fe， AlN 和 ZnO）系列结进行建模。两种半导体均呈现具有 轨道特征的价带顶，而导带底则表现出 型对称性。在禁带中沿 [0001] 方向的最小复能带衰减系数与 对称性相关，并在二维布里渊区中跨越 点处的能隙相连。这一特征可实现自旋过滤并可能带来较大的隧穿磁阻。总体而言，我们发现 Co 基结在低偏压下自旋过滤有限且磁阻很小，因为其两个自旋子带均以 对称性穿过费米能级。这与 Fe 的情况形成对比，后者仅有少数自旋 带可用。然而，即便在 Fe 的情形下，低偏压时的磁阻量级仍相对较小，主要源于远离 点的输运以及经由非 对称性复能带进行的传导。唯一的例外是 Fe/AlN/Fe 结，我们预测其在低偏压下磁阻约为 1,000%。
引用
@article{arxiv.2201.10775,
title = {Fe- and Co-based magnetic tunnel junctions with AlN and ZnO spacers},
author = {Gokaran Shukla and Stefano Sanvito and Geunsik Lee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.10775},
year = {2022}
}