隧道结

摘要： 利用k·p微扰和多能带量子传输边界相结合,推导出自旋空间中的量子坐标轴变换矩阵,以及空穴透过GaMnAs/AlAs/GaMnAs/AlAs/GaMnAs双势垒铁磁半导体(FS)隧道结的透射系数和磁致电阻(TMR)理论公式.计算了重空穴和轻空穴透射系数随入射能量的变化,得到TMR与两层FS磁化方向夹角(θ)的关系.研究发现透射系数随着入射能量递增出现明显震荡,相对于非磁性半导体,轻空穴和重空穴透射系数的差值减小;与单势垒隧道结不同,双势垒隧道结中TMR和sin^(2)(θ/2)之间呈现出非线性关系.其结果对磁性半导体隧道结的研究具有一定的参考价值.

摘要： 表面等离激元是一种存在于金属(或掺杂半导体)-介质界面的电磁极化和振荡现象,可以显著增强纳米尺度光与物质的相互作用,在波导、生化传感、超快调制、探测以及非线性光学等领域具有重要应用前景。表面等离激元的激发主要采用受衍射极限限制的光学激发方式,通常需要棱镜、光栅等大尺寸光学元件的辅助,这极大限制了等离激元器件的小型化和片上高密度集成。通过将等离激元纳米结构和隧道结集成起来,低能量的隧穿电子可以直接激发该结构的等离激元模式,具有超小尺寸、超快调制速度等优点。本文将回顾基于电子隧穿效应的表面等离激元激发的研究历史,并着重介绍该领域的最新研究进展。

摘要： 近日,中科院微电子所集成电路先导工艺研发中心罗军研究员课题组在STT-MRAM器件与集成技术研究领域取得了阶段性进展。该课题组联合北京航空航天大学赵巍胜教授团队以及江苏鲁汶仪器有限公司,基于200mm CMOS先导工艺研发线,自主研发原子层级磁性薄膜沉积、深紫外曝光、原子层级隧道结刻蚀以及金属互连等关键工艺模块,在国内首次实现了晶片级亚百纳米STT-MRAM存储器件制备,为新型定制化STT-MRAM非挥发存储器的研制奠定了基础。

摘要： 基于Winful的隧穿时间模型,对普通金属/铁磁绝缘体/普通金属(NM/FI/NM)、普通金属/铁磁半导体/普通金属(NM/FS/NM)2种隧道结中的隧穿时间(居留时间和相位时间)和自旋极化率进行了研究.NM/FI/NM结中隧穿电子的自旋极化源于FI层的自旋过滤效应.而NM/FS/NM结中隧穿电子的自旋极化则源于FS层中磁性和Rashba自旋轨道耦合效应的共同作用.计算结果表明:在NM/FI/NM隧道结中,随着铁磁绝缘体层势垒厚度的增加,自旋极化率变化逐渐增加到趋于饱和并始终保持为正值.与之相应的自旋上下电子的居留时间和相位时间也随着增加,但自旋向下电子的隧穿时间总是大于自旋向上电子.铁磁绝缘体层中分子场的增加会导致自旋极化率逐渐增大并始终为正,相应的自旋向下电子的居留时间和相位时间总是大于自旋向上电子,但自旋向上电子的时间逐渐增加而自旋向下电子则相应减少.铁磁绝缘层势垒高度的变化会导致自旋极化率从负到正的转变.当自旋极化率为负时,相应的自旋向上电子的隧穿时间大于自旋向下电子的隧穿时间.在NM/FS/NM结中,由于Rashba自旋轨道耦合作用,自旋向上电子和自旋向下电子的隧穿时间随铁磁半导体层的厚度、分子场和Rashba耦合系数的变化呈现出周期性振荡变化的趋势.与之相应的自旋极化率从正到负,也呈周期性的振荡变化.但当自旋向下电子的隧穿时间大于自旋向上电子的时候,极化率为负,反之为正;这个结果和NM/FI/NM隧道结中的情况刚好相反.

摘要： 研究了三维传输子(3D-transmon)量子比特的制备技术.采用电子束光刻技术制备亚微米双层胶悬空掩模,电子束斜蒸发技术制备Al/AlOJAl超导隧道结.将隧道结与三维谐振腔耦合,成功实现3D-transmon.在20 mK下测试了量子比特的能级跃迁频率、拉比振荡、能量弛豫时间t1等性能,t1约566 ns.t1较短的原因是量子比特跃迁频率与三维谐振腔频率接近,耦合过紧.

摘要： 介观体系输运过程中载流子的离散性导致了散粒噪声.通过测量散粒噪声可以得到传统的基于时间平均值的电导测量无法得到的随时间涨落信息,因而作为一种重要手段在极低温量子输运研究中得到了一定的应用.极低温环境下的噪声测量是一种难度很大的极端条件下的微弱信号测量,通常需要在低温端安装前置放大器并且尽量靠近待测器件以提高测量信噪比和带宽,因此对放大器的噪声水平和功耗都有严格的要求.提出了在稀释制冷机内搭建的散粒噪声测量系统,以及利用此套系统得到了在mK温区超导隧道结散粒噪声的测量结果.自行研制的高电子迁移率晶体管低温前置放大器采用整体封装,便于安装在商用干式稀释制冷机的4K温区,本底电压噪声为0.25 nV/√Hz,功耗仅为0.754 mW.通过对隧道结进行散粒噪声测量,得到的Fano因子和理论计算吻合.

摘要： 铁磁半导体构成隧道结的研究是凝聚态领域中一个重要的研究方向.k·p模型在处理半导体异质结空穴传输问题时非常有效,利用k·p模型研究GaM nAs/AlAs/GaM nAs隧道结的磁致电阻效应,通过将k·p微扰与多能带量子传输边界相结合的新方法,给出自旋量子轴的转换矩阵.计算了各种空穴的透射系数随能量的变化以及隧道结的磁致电阻,讨论了隧道磁致电阻对自旋量子轴方向的依赖关系,并对计算结果进行了理论分析.

摘要： 本文研究了超导太赫兹直接检测器的制备流程和关键工艺技术,采用步进投影式光刻技术,来满足检测器对小面积超导隧道结和高频宽带匹配电路的高精度尺寸要求.实验获得了Nb膜反应离子刻蚀形成约42°斜坡角度的刻蚀气体CF4/O2比,解决了超导微带线在天线边缘处容易断线问题,成功制备出超导太赫兹直接检测器样品.

摘要： 利用Dirac-Bogoliubov-De-Gennes方程,从理论角度研究了不同磁场性质对d波超导体隧道结直流约瑟夫森电流的影响.研究表明:温度与势垒散射对电流始终有抑制作用,超导体的晶轴相位角对结中的电流输运有较大影响.一定条件下,磁场能增强约瑟夫森电流,且能使电流方向发生改变,呈现0-态的开关效应.

摘要： 工作在太赫兹波段的超导隧道结混频器具有接近量子极限的探测灵敏度,是亚毫米波段射电天文研究的重要探测技术.中频带宽的扩展对于提高总功率观测灵敏度,提高观测效率和实现高红移天体观测具有重要意义.本文主要采用量子混频理论结合电磁场理论,对氮化铌超导隧道结混频器中频特性进行数值模拟研究,研究结果对设计超导隧道结混频器和后端系统(低噪声放大器)都具有重要的意义.

摘要： 研究了在MgO基片上制备NbN/AlN/NbN结的工艺,NbN和AlN的制备分别采用直流磁控溅射和交流磁控溅射.为了得到良好特性的隧道结,我们首先要在高真空反应室里沉积三层膜结构,经过光刻和反应离子刻蚀,得到底电极和桥区的三层结构图形.再经过第二步光刻和刻蚀,仅保留底电极最下层的NbN,得到结区的三层结构图形,并覆盖AlN绝缘层.经过Lift-off工艺,洗去结区上的光刻胶,最后乘积上电极.我们使用四端子方法对我们制备的隧道结进行了一系列测量,特别是在高频(THz)下的相应.

摘要： 表面增强拉曼光谱(SERS)具有丰富的光谱结构信息、高灵敏度和表面选择性,已被广泛应用于电化学、表面化学、催化以及化学和生物传感等诸多领域的研究.近年来,单分子SERS光谱因在纳米材料、纳米光电子器件、分析化学等方面的重要潜在应用尤为引人关注,其中单分子SERS光谱的超常表面增强效应的本质机理是近期研究的焦点.一些理论预测表明具有纳米间隙的金属粒子间电磁增强因子可达～1010,即单分子SERS效应主要来自电磁增强效应.而Otto等人则提出瞬态电荷转移(化学增强效应)在单分子SERS中起着重要作用.但由于单分子SERS研究通常在金属粒子的表面等离子体共振光谱区域进行,而很难区分电磁增强和化学增强效应的贡献.本文采用表面自组装方法,在玻璃基底表面构筑了具有分子间隙的金/银纳米粒子隧道结,考察了近红外区耦联对巯基苯胺分子拉曼散射的化学增强效应.

摘要： 本文用第一性原理的方法研究了Fe|GaAs|Fe隧道结的隧穿磁电阻(TMR).研究表明,TMR对于界面的无序散射相当敏感,在考虑了界面无序的散射对电子输运的影响后,计算所得的TMR值与试验值吻合得很好(~2﹪).研究表明:界面无序造成很低的TMR实验值的主要原因,而不是通常人们所认为的是界面处的自旋翻转的作用.

摘要： 利用磁控溅射方法沉积双势垒磁性隧道结多层膜,其中Al-O势垒层由等离子体氧化1nm厚的金属铝膜方式制备,然后采用紫外曝光和Ar离子刻蚀技术、微加工制备出长短轴分别为6μm和3μm大小的椭圆形双势垒磁性隧道结(DBMTJ),并在室温和低温下对其自旋电子输运特性进行了研究.双势垒磁性隧道结的隧穿磁电阻(TMR)比值在室温下和10K时分别达到29.4﹪和41.9﹪,结电阻(R)分别为12.7kΩ·μm和14.2kΩ·μm,并在实验中观察到平行状态下存在低电阻态及共振隧穿效应,反平行状态下呈现高电阻态以及磁电阻随外加直流偏压(电流)的增加而振荡的现象.由此,我们设计了一种基于这种双势垒磁性隧道结隧穿特性的自旋晶体管.

摘要： 利用扫描探针显微镜诱导氧化加工金属纳米氧化线,可以构成金属-绝缘体-金属纳米级隧道结,进而可以在其基础上加工半导体纳米器件.由大气湿度决定的金属膜表面水吸附层的厚度、诱导偏置电压、加工速度等对控制阳极诱导氧化加工的结果起重要作用,试验研究了上述加工参数对在绝缘体表面加工金属氧化线结果的影响,得到了相对湿度30％、扫描速度8μm/s等比较理想的加工参数和加工结果.

摘要： 目前多结太阳电池器件广泛采用隧道结连接各分电池,隧道结的电学和光学特性对太阳电池性能的影响相当重要.本文主要应用高掺杂的p-n结理论进行隧道结的计算研究工作,针对GaInP/GaAs双结电池的结构,选择不同的宽禁带材料研究隧道结I-V特性,并且对其进行必要的优化工作,以增大隧穿电流.研究对于GaAs材料,不同的掺杂浓度对于其I-V特性的影响,寻找出掺杂浓度与隧道电流的关系曲线.

摘要： 介绍了一种利用正统理论与蒙特卡洛方法模拟纳电子隧穿器件的程序.该程序可模拟电子通过包含小隧道结、电容和理想电压源的电路输运过程.并利用该程序,对含量子岛和量子岛阵列的纳电子学器件进行了模拟.

摘要： 采用脉冲激光沉积镀膜的方法，在钛酸锶单晶基片上制备了具有自发生成的有序微裂纹结构的LaCaMnO(LCMO)薄膜。通过制备工艺的优化，获得了具有不同裂 纹密度的LCMO薄膜，并采用离子刻蚀技术改善裂纹的微结构实现裂纹宽度的精确控制。这为单条微裂纹隧道结的制备提供了很大的方便。文中详细地讨论了薄膜制备工艺与薄膜结构的关系，以及薄膜表面的改善方法。

摘要： 用扫描隧道显微镜(STM)在Ti膜上加工形成串联隧道结,在室温下测试并观察到单电子库仑阻塞效应,根据加工结构估算出结电容值,通过计算机模拟得到了与实测相吻合的结果.

摘要： 本发明揭示一种在形成磁性隧道结时所使用的方法，其包括：在磁电极材料上方形成非磁隧道绝缘体材料。所述隧道绝缘体材料包括MgO且所述磁电极材料包括Co及Fe。B接近所述隧道绝缘体材料及所述磁电极材料的对向表面。在所述磁电极材料及所述隧道绝缘体材料中的至少一者的侧壁上方形成B吸收材料。将B从接近所述对向表面处横向吸收到所述B吸收材料中。本发明揭示其它实施例，其包含与制造方法无关的磁性隧道结。

摘要： 本发明提供一种磁隧道结，至少包括依次层叠的参考层、势垒层、磁性缓冲层和自由层；其中，所述磁性缓冲层的延展性比所述自由层的延展性强。本发明通过在势垒层表面增加一层薄的磁性缓冲层，利用其较好的延展性提供更平整的基底，使随后沉积的自由层薄膜的均一性更好，且不会损害磁隧道的TMR效应。

摘要： 本发明提供了一种基于磁隧道结的电路及基于磁隧道结的器件。该基于磁隧道结的电路包括存储阵列模块、多路位线选择器、自适应补偿模块及灵敏放大模块。该基于磁隧道结的电路能够根据一参考电压对灵敏放大模块的输入端所需的电压信号进行自适应补偿，以加快所述灵敏放大模块输出稳定的电压差或者比较结果的速度，缩短预充电的时间和数据读取周期，保证能正确地读取出存储阵列模块中相应的数据，提高器件数据读取速度，且进一步使得存储阵列模块能用于数据的逻辑运算，且能保证逻辑运算的正确进行，由此实现存算一体功能，还能提升器件的逻辑运算速度和数据吞吐量。

摘要： 本发明提供了一种磁性隧道结的参考层的制备方法、磁性隧道结的制备方法。该磁性隧道结的参考层的制备方法包括采用沉积工艺设置参考层的各膜层，采用等离子体处理各膜层中的一层或多层，以及对等离子体处理后的各膜层中的一层或多层进行退火处理。利用退火处理对等离子体处理之后的一层或多层膜层进行原位热处理，进而减少或者消除等离子体处理可能造成的损伤或缺陷，改善参考层的表面特性，进而提高具有该参考层的磁性隧道结的综合性能，比如提高磁性隧道结的TMR值，降低其RA值。

摘要： 本发明提供了一种磁性隧道结的自由层的制备方法及磁性隧道结的制备方法。该磁性隧道结的自由层的制备方法包括采用沉积工艺设置自由层的各膜层，采用第一等离子体处理各膜层中的一层或多层，以及对第一等离子体处理后的各膜层中的一层或多层进行第一退火处理。利用第一退火处理对第一等离子体处理之后的一层或多层膜层进行原位热处理，进而减少或者消除第一等离子体处理可能造成的损伤或缺陷，改善自由层的表面特性，进而提高具有该自由层的磁性隧道结的综合性能，比如提高磁性隧道结的TMR值，降低其RA值。

摘要： 本发明属于自旋电子学应用领域，公开了一种调整磁隧道结磁各向异性的方法及相应磁隧道结，该调整方法具体是通过在磁隧道结的膜层结构中插入金属夹层来控制电子轨道耦合作用的贡献，从而实现对磁隧道结磁各向异性的调整；初始的所述磁隧道结的膜层结构依次包括势垒层、铁磁层以及非磁性金属覆盖层。本发明基于界面效应，通过加入金属夹层改变Bloch电子态在费米能级附近的分布，进而控制电子轨道间耦合作用项的贡献，实现对磁隧道结磁各向异性的精确调整(如原子磁矩以及磁隧道结的磁各向异性能、磁电系数等)，以满足实际应用中的多种需求。特别的，可以获得足够高的垂直磁各向异性解决自旋转移力矩磁存储器写入功耗过高的问题。

摘要： 所公开的MTJ读取电路包括耦合到读取路径的电流导引元件。在电流导引元件的第一节点处，保持成比例的较大电流以满足可靠的电压或电流感测的要求。在电流导引元件的第二节点处，保持成比例的较小电流，该较小电流流过MTJ结构。第一节点处的电流与第二节点处的电流成比例，从而对第一节点处的电流进行感测推断出第二节点处的电流，第二节点处的电流受MTJ电阻值的影响。本申请的实施例还涉及磁性隧道结读取电路、装置以及读取磁性隧道结的方法。

摘要： 本发明揭示一种在形成磁性隧道结时所使用的方法，其包括：在磁电极材料上方形成非磁隧道绝缘体材料。所述隧道绝缘体材料包括MgO且所述磁电极材料包括Co及Fe。B接近所述隧道绝缘体材料及所述磁电极材料的对向表面。在所述磁电极材料及所述隧道绝缘体材料中的至少一者的侧壁上方形成B吸收材料。将B从接近所述对向表面处横向吸收到所述B吸收材料中。本发明揭示其它实施例，其包含与制造方法无关的磁性隧道结。

摘要： 本发明属于磁隧道结技术领域，尤其涉及一种磁隧道结的自由层、磁隧道结和自旋转移力矩磁性随机存储器。本发明提供的自由层包括依次接触的第一铁磁层、间隔层和第二铁磁层；所述第一铁磁层和第二铁磁层的厚度均≤1nm，且所述第二铁磁层厚度小于第一铁磁层厚度；所述间隔层中包括至少两种非磁性元素。本发明通过将自由层结构中的第一铁磁层和第二铁磁层的厚度控制在小于1nm，有效提升了STT效率，降低了写入电流；同时，该自由层结构中的间隔层至少由两种不同的非磁性元素组成，两种元素有较强的结合能，保证了间隔层结构的稳定性，抑制了因磁性层厚度减薄引起的元素扩散，提升了耐擦写性能。

摘要： 本发明实施例提供一种磁性隧道结和磁性隧道结传感器，属于传感器技术领域。所述磁性隧道结包括：依次层叠设置的第一电极层、第一磁性层、隧穿势垒层、第二磁性层和第二电极层；其中，所述隧穿势垒层的材料与所述第一磁性层和所述第二磁性层的材料的晶格失配度低于1％。通过本发明实施例，可以减少磁性层和势垒层之间的界面位错和势垒缺陷，增加磁性隧道结的TMR值，提高磁性隧道结的灵敏度以及温度的稳定性。