氧化层中的硼导致对称性降低的自旋过滤磁性隧道结

对FeCoB/MgO/FeCoB隧道结的实验研究表明，在射频溅射过程中硼会扩散进入MgO，并形成多晶Mg-B-O区域。这些隧道结提供了高隧穿磁电阻值和低RA乘积。然而，Mg-B-O区域的晶体结构仍然未知。利用密度泛函技术，我研究了三种可能的Mg(B)氧化物，包括Mg$_{2}$B$_{2}$O$_{5}$（单斜和三斜晶系）以及正交晶系的矿物Kotoite (Mg$_3$B$_2$O$_6$)。Kotoite是在磁性隧道结中形成的最佳候选者。Kotoite的(100)表面与(001) MgO具有良好的晶格匹配，并可能在退火过程中将邻近的FeCo模板化为bcc层。Kotoite的复能带结构分析表明，C$_{2v}$ $\tilde{\Delta}_1$ 能带的虚k分量远小于C$_{2v}$ $\tilde{\Delta}_4$ 能带。基于对称性分析，FeCo中的多数自旋$\Delta_1$能带应与Kotoite的$\tilde{\Delta}_1$能带良好耦合，而少数自旋FeCo $\Delta_5$能带将与$\tilde{\Delta}_4$能带部分耦合。Kotoite提供了一条通过较低对称性氧化物区域进行自旋过滤来实现高隧穿磁电阻的新途径。