中南大学名师名家学术论坛
论坛主题：双势垒磁性隧道结中的量子阱态和量子阱共振隧穿磁电阻效应
报告人： 中国科学院物理研究所韩秀峰研究员
论坛时间：2016年4月11日下午2:00~4:00
论坛地点：中南大学新校区物理与电子学院多功能报告厅（116室）
报告人简介：韩秀峰，中科院物理所研究员，973项目首席科学家，国家杰出青年基金获得者，新世纪百千万人才工程国家级人选。1984年毕业于兰州大学物理系获理学学士学位；1990和1993年先后在吉林大学获理学硕士和博士学位。1994-1996在中科院物理所做博士后工作，从事新型3:29稀土永磁材料的研究；1997年任中科院半导体所副研究员，从事磁性半导体和硅外延薄膜材料的研究。1998年1月至2002年3月，分别赴巴西物理研究中心、日本东北大学应用物理系、美国新奥尔良大学高级材料研究所和爱尔兰圣三一学院物理系，从事磁性薄膜材料、磁性隧道结和磁电子学的研究。2000年获中科院“百人计划”资助；2002年起担任中科院物理所磁学国家重点实验室M02课题组组长、研究员、博士生导师。2003年在磁性金属材料研究方面获国家杰出青年基金资助；2007年在新型自旋电子学材料和物理研究方面获国家基金委创新群体项目资助；2007年入选“新世纪百千万人才工程国家级人选”。2006-2010年在科技部“973和国家重大科学研究计划”纳米研究专项中作为项目负责人和首席科学家承担《基于自旋和量子效应的纳米磁和半导体存储器及逻辑器件的研究》，担任国际学术刊物PRL、PRB、APL、JAP、JCM、JMMM、IEEE Tran. Magn.等40余种杂志邀请审稿人,担任JMMM和SPIN等国际学术刊物编委。已在Phys. Rev. Lett.等国际重要学术刊物上发表论文200余篇，获中国发明专利和国际专利授权50余项，在相关国际学术会议上做邀请报告50余次。
报告简介：双势垒磁性隧道结可利用在两个平行绝缘层之间的超薄磁性金属层形成二维量子阱(QW)，并通过调节金属层厚度和磁矩方向来控制量子阱共振隧穿，是研究自旋相关的量子阱态、量子阱分立能级、量子阱共振隧穿磁电阻(QW-TMR)等自旋量子效应及自旋量子调控的标准结构，也是研发各种基于量子阱共振隧穿磁电阻效应的新型自旋电子学材料及量子阱共振隧穿二极管和自旋晶体管等重要单元器件的物理基础。
该项工作首先在2006年利用第一性原理计算方法研究和预测了Fe(001)/MgO/Fe/ MgO/Fe双势垒磁性隧道结(DBMTJ)中存在的量子阱态和量子阱共振隧穿磁电阻效应[1]。通过态密度计算发现：由于两边MgO势垒的束缚作用，中间Fe层自旋多子的Δ1能带会形成分立的量子阱能级。详细第一性原理计算给出了量子阱能级E随中间自由铁层厚度d的变化关系，对所有量子阱能级与相累积模型都吻合很好，表明量子阱层的近自由电子特性。但由于制备高质量双势垒磁性隧道结具有工艺上的复杂性和挑战性，实验方面一直没有达到预期的效果。为了保证电子在量子阱中的相位相干性、减小界面粗糙度及非弹性散射引起的电子在隧穿过程中的退相干效应、并能在较宽的量子阱中实现共振隧穿效应，设计和优化新的双势垒磁性隧道结材料与结构是非常必要的。
我们最近的理论计算和实验研究发现：简式为AB2O4型的尖晶石氧化物(如：MgAl2O4、ZnAl2O4、SiMg2O4、SiZn2O4等)，其能带结构具有Δ1自旋过滤效应，并且与常用磁性隧道结电极材料的铁磁金属Fe、Co、FeCo合金及半金属Heusler合金Co2MnSi、Co2FeAl等更加匹配，其晶格失配度相比MgO(001)单晶势垒会更小(
