磁性隧道结隧穿电导和磁电阻的研究.docx

磁性隧道结隧穿电导和磁电阻的研究
随着纳米技术的发展和应用，磁性材料在电子领域的应用越来越广泛。其中，磁性隧道结是磁性材料的一种重要应用形式，它可以广泛应用于磁存储器、传感器、逻辑器件等领域。
隧道结的穿透效应在20世纪80年代被发现，在此之前人们认为金属之间的电流是通过电子传导产生的。隧道结的穿透效应可以在两种磁性材料之间形成一个非常薄的绝缘层。这一绝缘层被称为隧道壁。当电流通过隧道结时，电子会通过隧道壁而不是沿着金属导体运动。这样可以使得隧道结的电导率非常低，并且在磁场的作用下呈现出不同的磁阻。
磁性隧道结分为两种类型：自旋极化隧道结和自旋转化隧道结。其中，自旋极化隧道结是由两个磁性材料夹着一个绝缘层组成的，顶部的磁性材料占据着一个固定的磁性方向，而底部的磁性材料的磁性方向可以改变。当底部磁性材料的磁性方向和顶部磁性材料的磁性方向相同时，电压是最低的。反之当底部磁性材料的磁性方向和顶部磁性材料的磁性方向相反时，电压是最高的。这种结构的磁电阻可以达到几百个百分点。
另一种是自旋转化隧道结，它由一个磁性材料、一个非磁性材料和一个磁性材料构成。磁性材料与非磁性材料之间的绝缘层比自旋极化隧道结的绝缘层厚。当磁性材料的自旋方向和非磁性材料中的自旋方向相同时，这种隧道结的电导率是最高的。反之当两种材料自旋方向相反时，电导率最低。这种结构的磁电阻可以达到300-500％。
磁性隧道结的应用非常广泛，特别是在磁存储器方面。磁性隧道结可以形成非常小的存储单元。这种存储单元被称为自旋阀，在其中储存的是一个自旋方向。这种储存方式比传统的磁存储方式更加紧凑、快速和精确。此外，磁性隧道结在其它应用方面也有广泛的应用，例如传感器、酸碱传感器、磁场传感器等。
总之，磁性隧道结的研究是磁性材料在电子领域应用的重要成果之一。通过研究磁性隧道结的穿透效应、磁阻、电导率等特性，可以为其它领域的应用提供夯实的理论基础。随着纳米技术的不断发展，我们可以预见，在磁性隧道结领域的研究和应用方面，还将会有更多的新的发现和突破。