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成分调制的La_(1-x)Sr_xMnO_3复合隧道结

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物理学报 2005年第10期54卷 4903-4908页

作者：于敦波丰家峰杜永胜韩秀峰严辉应启明张国成北京有色金属研究总院有研稀土新材料股份有限公司北京100088 中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室北京100080 北京工业大学材料学院薄膜材料与技术研究室北京100022

利用磁控溅射和Sr成分的调制以及原位热处理方法,在10mm×10mm大小的(001)取向SrTiO3单晶衬底上制备出三明治结构为La0·7Sr0·3MnO3(100nm)/La0·96Sr0·04MnO3(5nm)/La0·7Sr0·3MnO3(100nm)的隧道结外延薄膜,然后再次利用磁控溅射方... 详细信息

利用磁控溅射和Sr成分的调制以及原位热处理方法,在10mm×10mm大小的(001)取向SrTiO3单晶衬底上制备出三明治结构为La0·7Sr0·3MnO3(100nm)/La0·96Sr0·04MnO3(5nm)/La0·7Sr0·3MnO3(100nm)的隧道结外延薄膜,然后再次利用磁控溅射方法,在三层单晶膜上方继续沉积Ir22Mn78(15nm)/Ni79Fe21(5nm)/Pt(20nm)等金属三层膜.最后利用深紫外曝光和Ar离子束刻蚀等微加工技术,制备出长短轴分别为12和6μm或者8和4μm大小的椭圆形La1-xSrxMnO3成分调制的复合磁性隧道结.在4·2K和外加磁场8T的测试下,La1-xSrxMnO3成分调制的复合磁性隧道结其隧穿磁电阻(TMR)比值达到3270%,直接从实验上证实了铁磁性La0·7Sr0·3MnO3金属氧化物的自旋极化率(97%)可接近100%,具有很好的半金属性质.

关键词： La1-xSrxMnO3 半金属成分调制复合磁性隧道结隧穿磁电阻磁性隧道结调制成分复合金属氧化物

Superconducting Transition Temperature and Metal-Semiconductor Transition Temperature in YBa2Cu4O8／La0.67Ca0.33MnO3／YBa2Cu4O8 Trilayer Films

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Chinese Physics Letters 2004年第12期21卷 2514-2516页

作者：赵昆董延红丰家峰黄康权 BeijingNationalLaboratoryforCondensedMatterPhysics InstituteofPhysicsChineseAcademyofSciencesBeijing100080//InternationalCentreforMaterialsPhysicsChineseAcademyofSciencesShenyang110016 BeijingNationalLaboratoryforCondensedMatterPhysics InstituteofPhysicsChineseAcademyofSciencesBeijing100080 DepartmentofPhysics TheChineseUniversityofHongKongHongKong

YBa2Cu4O8/La0.67Ca0.33MnO3/YBa2Cu4O8 (YBCO/LCMO/YBCO) trilayer films were prepared by magnetron facing-target sputtering. For the first time, the oscillatory behaviour of superconducting transition temperature TC,ON with the thickness of LCMO (dL) has been observed. The strongest nonmonotonic information in the TC,ON–dL curves appears clearly when dL is larger than the critical thickness dLCR. The metal–semiconductor transition temperature can only be detected at dL>dLCR. The dependence on the ferromagnetic spacer layer in YBCO/LCMO/YBCO systems suggests strongly the interplay of ferromagnetic and superconducting couplings.

关键词： Ferromagnetism

自由层磁性交换偏置效应调控隧穿磁电阻磁传感单元性能

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物理学报 2023年第19期72卷 234-239页

作者：丰家峰陈星魏红祥陈鹏兰贵彬刘要稳郭经红黄辉韩秀峰中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心北京100190 中国科学院大学物理学院北京100049 同济大学物理科学与工程学院上海200082 国网智能电网研究院有限公司北京102209

优化样品结构参数、磁场退火热处理、串并联桥式设计、施加电流热效应以及额外偏置磁场等是调控隧穿磁电阻(tunnel magnetoresistance,TMR)磁传感性能的常用方法.借助这些方法可以提高TMR磁传感的灵敏度、抗噪声指数、线性度和线性磁场... 详细信息

优化样品结构参数、磁场退火热处理、串并联桥式设计、施加电流热效应以及额外偏置磁场等是调控隧穿磁电阻(tunnel magnetoresistance,TMR)磁传感性能的常用方法.借助这些方法可以提高TMR磁传感的灵敏度、抗噪声指数、线性度和线性磁场范围等关键性能参数.其中,通过改变TMR磁传感单元的钉扎层、自由层以及势垒层材料和厚度等样品结构参数能够改变交换偏置场,进而提升TMR磁传感性能参数.本文基于微磁学仿真和实验测量发现,通过改变自由层CoFeB/Ru/NiFe/IrMn中的交换耦合作用,可以调制TMR自由层的交换偏置场大小和提升TMR磁传感单元的性能.当逐步增强IrMn钉扎效果时,TMR磁传感单元的线性磁场范围随之增大,但是磁场灵敏度降低;在±0.5倍自由层(主要是CoFeB层)磁矩变化范围内所有TMR磁传感单元的线性度最佳.

关键词：交换偏置效应磁性隧道结隧穿磁电阻线性传感单元磁传感器件

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磁电阻自旋阀温控开关传感器

科技开发动态 2005年第6期 34-35页

作者：王磊丰家峰张谢群韩秀峰中国科学院物理研究所北京市海淀区中关村南三街8号100080

编号：0506203 该发明专利是一种磁电阻自旋阀温控开关传感器。

关键词：温控开关传感器自旋阀磁电阻发明专利

基于MgO磁性隧道结的五种隧穿磁电阻线性传感单元性能比较

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物理学报 2022年第23期71卷 173-179页

作者：韩秀峰张雨丰家峰陈川邓辉黄辉郭经红梁云司文荣江安烽魏红祥中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心北京100190 国网智能电网研究院有限公司北京102209 国网上海市电力公司上海200437

磁性隧道结经过结构优化和性能提升已成功应用于磁存储、磁传感、磁逻辑等多种自旋电子学器件中.磁传感是利用磁性隧道结的自由层和钉扎层之间特殊的磁结构来实现隧穿磁电阻(TMR)随外加磁场变化而呈现的线性输出.迄今为止,人们基于MgO... 详细信息

磁性隧道结经过结构优化和性能提升已成功应用于磁存储、磁传感、磁逻辑等多种自旋电子学器件中.磁传感是利用磁性隧道结的自由层和钉扎层之间特殊的磁结构来实现隧穿磁电阻(TMR)随外加磁场变化而呈现的线性输出.迄今为止,人们基于MgO磁性隧道结已经研发出五种TMR线性传感单元,分别是人工间接双交换耦合型、磁场偏置型、面内/面外垂直型、超顺磁型的TMR线性传感单元.本文梳理了这五种TMR线性传感单元并对它们的磁传感性能进行了系统比较,为人们探索和发现磁敏传感器的相关应用提供了帮助.

关键词：磁性隧道结隧穿磁电阻线性传感单元磁敏传感器

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自由层磁性交换偏置效应调控TMR磁传感单元关键性能研究

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物理学报 2023年

作者：丰家峰陈星魏红祥陈鹏兰贵彬刘要稳郭经红黄辉韩秀峰中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心中国科学院大学物理学院同济大学物理科学与工程学院国网智能电网研究院有限公司

优化样品结构参数、磁场退火热处理、串并联桥式设计、施加电流热效应、以及额外偏置磁场等是调控TMR磁传感性能的常用方法。借助这些方法可以提高TMR磁传感的灵敏度、抗噪声指数、线性度和线性磁场范围等关键性能参数。其中，通过改变... 详细信息

优化样品结构参数、磁场退火热处理、串并联桥式设计、施加电流热效应、以及额外偏置磁场等是调控TMR磁传感性能的常用方法。借助这些方法可以提高TMR磁传感的灵敏度、抗噪声指数、线性度和线性磁场范围等关键性能参数。其中，通过改变TMR磁传感单元的钉扎层、自由层以及势垒层材料和厚度等样品结构参数能够改变交换偏置场，进而提升TMR磁传感性能参数。本文通过微磁学仿真和实验测量发现，通过改变自由层CoFeB/Ru/NiFe/IrMn中的交换耦合作用，可以调制TMR自由层的交换偏置场大小和提升TMR磁传感单元的性能。当逐步增强IrMn钉扎效果时，TMR磁传感单元的线性磁场范围随之增大，但是磁场灵敏度降低；进而发现在±0.5倍自由层（主要是CoFeB层）磁矩变化范围内TMR磁传感器的线性度最佳。

关键词：交换偏置效应磁性隧道结隧穿磁电阻线性传感单元磁敏传感器

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新型磁性隧道结材料及其隧穿磁电阻效应

中国材料进展 2013年第6期32卷 339-353页

作者：韩秀峰刘厚方张佳师大伟刘东屏丰家峰魏红祥王守国詹文山中国科学院物理研究所北京100000

典型的磁性隧道结是"三明治"结构,即由上下两个铁磁电极以及中间厚度为1 nm量级的绝缘势垒层构成。当外加磁场使两铁磁电极的磁矩由平行态向反平行态翻转时,隧穿电阻会发生低电阻态向高电阻态的转变。自从1995年发现室温隧穿磁电阻(TMR... 详细信息

典型的磁性隧道结是"三明治"结构,即由上下两个铁磁电极以及中间厚度为1 nm量级的绝缘势垒层构成。当外加磁场使两铁磁电极的磁矩由平行态向反平行态翻转时,隧穿电阻会发生低电阻态向高电阻态的转变。自从1995年发现室温隧穿磁电阻(TMR)以来,非晶势垒的AlOx磁性隧道结在磁性随机存储器(MRAM)和磁硬盘磁读头(Read Head)中得到了广泛的应用,2007年室温下其磁电阻比值可达到80%。下一代高速、低功耗、高性能的自旋电子学器件的发展,迫切需要更高的室温TMR比值和新型的调制结构。2001年通过第一性原理计算发现:由于MgO(001)势垒对不同对称性的自旋极化电子具有自旋过滤(Spin Filter)效应,单晶外延的Fe(001)/MgO(001)/Fe(001)磁性隧道结的TMR比值可超过1 000%,随后2004年在单晶或多晶的MgO磁性隧道结中获得室温约200%的TMR比值,2008年更是在赝自旋阀结构CoFeB/MgO/CoFeB磁性隧道结中获得高达604%的室温TMR比值。伴随着新势垒材料的不断发现和各种磁性隧道结结构的优化,共振隧穿和自旋依赖的库仑阻塞磁电阻等新效应以及磁性传感器、磁性随机存储器和自旋纳米振荡器及微波检测器等新器件逐渐成为科学和工业界所关注的研究与应用热点。对磁性隧道结(MTJ)材料及其器件应用研究和进展进行了简要介绍。

关键词：巨磁电阻效应隧穿磁电阻效应磁性隧道结第一性原理计算自旋转移力矩效应库仑阻塞磁电阻磁随机存储器

Current-Induced Resistive Effect in Cu/MgO/La0.9Sr0.1 MnO3 Trilayers on SrTiO3 （001） Substrates

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Chinese Physics Letters 2005年第11期22卷 2936-2939页

作者：丰家峰赵昆黄延红赵见高吕惠宾何萌韩秀峰詹文山 State Key Laboratory for Magnetism Beijing National Laboratory [or Condensed Matter Physics Institute of Physics Chinese Academy of Sciences Belting 100080 TKev Laboratory of Optical Physics Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics Institute of PhysicsChinese Academy of Sciences Beijing 100080 International Center for Materials Physics Chinese Academy of Sciences Shenyang 110016

Cu/MgO/La0.9Sr0.1MnO3 pillars are fabricated on SrTiO3 （001） substrates by the micro-fabrication patterning processes. Their electric transport properties have been measured in the temperature range from the temperature smaller than the Curie one to 300K. At 125K there emerges abrupt breaks of output voltage in voltage-current （Ⅴ-Ⅰ） curves, corresponding to switching in resistance to metastable states, and finally two closed loops are formed with double threshold biases. Around room temperature the Ⅴ-Ⅰ characteristics are non-ohmic and show some gradual hysteresis when sweeping the current in a round-trip scan. A large current-induced resistive change △R/R0, ～-63.2%, is obtained under a current density of 1.0 × 10^4 Acm^-2. Especially, △ R/ R0 depends linearly on the applied current and is independent of the applied magnetic field. The current-induced resistive effect should be of interest for various applications such as switching and field effect devices.

关键词： FILMS

Current-voltage characteristics with several threshold currents in insulating low-doped La_(1–x)Sr_xMnO_3(x=0.10) thin films

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Journal of Rare Earths 2008年第4期26卷 567-570页

作者：赵昆丰家峰何萌吕惠宾金奎娟周岳亮杨国桢 Department of Mathematics and Physics China University of Petroleum State Key Laboratory for Magnetism Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics Institute of Physics Chinese Academy of Sciences Key Laboratory of Optical Physics Beijing National Labo-ratory for Condensed Matter Physics Institute of Physics Chinese Academy of Sciences

The current-induced resistive switching behavior in the micron-scale pillars of low-doped La0.9Sr0.1MnO3 thin films using laser molecular-beam epitaxy was reported. It was demonstrated that the current-voltage curves at 120 K showed hysteresis with several threshold currents corresponding to the switching in resistance to metastable low resistance states, and finally, four closed loops were formed. A mode was proposed, which was based on the low-temperature canted antiferromagnetism ordering for a lightly doped insulating regime.

关键词： current-induced resistive effect manganites voltage-current characteristic rare earths