【摘 要】
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自旋电子学材料与器件是近年来发展起来的新兴学科方向,是继微电子、光电子材料与器件之后崭露头角、具有更为诱人发展前景的新型信息存储、处理和读出的材料与高新技术.磁性异质结是自旋电子器件的关键支撑材料.异质结界面的交换耦合效应虽然在磁随机存储器、磁性传感器和硬盘读头等器件中得到了广泛应用,但是作为一个典型的界面现象,它仍然是材料物理领域一个长期悬而未决的基本科学问题[1].最近,我们通过建立界面电子结
【机 构】
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清华大学材料学院先进材料教育部重点实验室,北京 100084
【出 处】
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第十四届全国青年材料科学技术研讨会
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自旋电子学材料与器件是近年来发展起来的新兴学科方向,是继微电子、光电子材料与器件之后崭露头角、具有更为诱人发展前景的新型信息存储、处理和读出的材料与高新技术.磁性异质结是自旋电子器件的关键支撑材料.异质结界面的交换耦合效应虽然在磁随机存储器、磁性传感器和硬盘读头等器件中得到了广泛应用,但是作为一个典型的界面现象,它仍然是材料物理领域一个长期悬而未决的基本科学问题[1].最近,我们通过建立界面电子结构与异质结磁、电行为之间的内在联系,对金属/半导体、金属/金属和氧化物/氧化物等三类典型的异质结界面的交换耦合作用开展了较为系统的研究工作.获得的结果如下：(1)在稀磁半导体(Ga,Mn)As薄膜表面外延生长几个原子层的铁,依靠Fe与(Ga,Mn)As之间的磁近邻效应将后者的居里温度从45K提高到85K,提高幅度接近100％[2]；(ii)在基于反铁磁IrMn合金的隧道结中发现室温隧道各向异性磁电阻(TAMR)现象,阐明了IrMn/[Co/Pt]之间的垂直交换耦合和适当的IrMn层厚度是在该反铁磁隧道结中获得室温TAMR的关键[3]；(iii)在锰氧化物(La,Sr)MnO3薄膜中,利用应变工程自组装形成LaSrMnO4过渡层.LaSrMnO4反铁磁基自旋玻璃态钉扎(La,Sr)MnO3薄膜的翻转,而产生交换耦合行为[4].基于以上现象,我们发展出自旋注入器件、自旋霍尔器件、磁隧道结和磁传感器等原型自旋电子器件.相关结果不仅对从反铁磁材料这一新的视角研究交换耦合效应有积极的推动作用,而且对发展功能性异质结及相关自旋电子器件有重要的指导意义.
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