基于若干Heusler与氧化物化合物的铁磁通道弹道自旋MOSFET器件仿真研究
应用物理
2018-03-06 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
Heusler族与复杂氧化物中新兴的材料表现出有限带隙与铁磁行为，其居里温度远高于甚至室温。在本工作中，利用半经典势垒顶FET模型，我们探索了一种以此类铁磁半导体为沟道材料，并辅以铁磁源/漏接触的自旋MOSFET的工作机理。这种器件可保留注入电子在沟道中的自旋极化，而该极化的丢失限制了具有非铁磁沟道的传统自旋晶体管的工作。我们考察了四种当前被认为最突出的已知铁磁半导体材料体系的工作情况：三种Heusler型合金（Mn2CoAl、CrVZrAl、CoVZrAl）与一种氧化物族材料（NiFe2O4）。我们使用来自DFT计算的数据描述其能带结构。我们研究在何种条件下可同时实现高自旋极化与显著的ION/IOFF比——自旋MOSFET工作的两项基本要求。我们表明，这些特定的Heusler沟道在其块体形式下没有足够的带隙来提供高ION/IOFF比，并且与最先进器件相比具有较小的磁电导。然而，通过限制至低至几纳米的极窄尺寸，并设计其自旋相关接触电阻，它们可能成为实现兼具逻辑与存储功能的自旋MOSFET晶体管器件的有前景沟道材料。尽管本文关注的主要化合物仅为Mn2CoAl、CrVZrAl、CoVZrAl与NiFe2O4，我们期望所提供的见解也与其他此类材料族相关。
引用
@article{arxiv.1803.01789,
title = {Simulation study of ballistic spin-MOSFET devices with ferromagnetic channels based on some Heusler and oxide compounds},
author = {Patrizio Graziosi and Neophytos Neophytou},
journal= {arXiv preprint arXiv:1803.01789},
year = {2018}
}