稀土一氮化物隧道结中磁场增强的自旋过滤

自旋过滤隧道结基于铁磁绝缘体能带结构的交换分裂所控制的向上和向下自旋电子的选择性隧穿。因此，可以通过调节隧道势垒的交换强度来调整自旋过滤效率。我们观察到，在具有铁磁性 DyN 和 GdN 隧道势垒的隧道结中，可以利用磁场和偏置电压（电流）来调节交换强度，从而调节自旋过滤效率。在具有 DyN 势垒的隧道结中，由于势垒高度（$\Phi _0$）$\approx$60 meV 的交换分裂（$E_{ex}$）较小（$\approx$5.6 meV），我们在 11 K 时获得了约 37% 的隧穿电子自旋极化率。对于具有 GdN 势垒的隧道结，由于较大的 $E_{ex}$ $\approx$47 meV，发现了约 97% 的巨大自旋过滤效率。在施加磁场的情况下，由于依赖于磁场的交换分裂 $E_{ex}(H)$，势垒高度可以进一步分裂。DyN 隧道结的自旋过滤效率在磁场作用下可提高至约 87%。这些隧道结的电场和磁场可调自旋过滤效率为具有附加功能的器件的实际应用提供了机会。