ELECTRON SPIN POLARIZATION IN TUNNEL CONTACTS CO0.9FE0.1/MgO/InSb

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Lateral spin devices with tunnel contacts Co0.9Fe0.1/MgO/InSb were fabricated using magnetron sputtering and maskless photolithography. The current-voltage characteristics and contact resistance, as well as the Hanle effect during the diffusion of polarized electrons between contacts, were measured. First-principles molecular dynamics calculations were performed to determine the band structure in supercells modeling the Co/MgO and MgO/InSb interfaces. It was shown that at the Co/MgO interface, a significant spin polarization arises for Bloch states of electrons. As a result, the probabilities of passing through the dielectric layer and through the ferromagnetic/dielectric and dielectric/semiconductor interfaces are different for these electrons. The height and width of the tunnel barriers were calculated based on an analysis of the current-voltage characteristics of the tunnel contacts. It was shown that a higher degree of polarization is achieved in tunnel contacts with higher barrier heights and higher resistance. It was also shown that at the MgO/InSb interface, due to the large difference in lattice parameters, there is a high likelihood of defect formation, which prevents achieving high polarization characteristics of the tunnel contacts.

About the authors

N. A. Viglin

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: viglin@imp.uran.ru
Russian Federation, 620108, Yekaterinburg

V. M. Tsvelikhovskaya

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: viglin@imp.uran.ru
Russian Federation, 620108, Yekaterinburg

A. O. Shorikov

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences; Ural Federal University named after Yeltsin

Email: viglin@imp.uran.ru
Russian Federation, 620108, Yekaterinburg; 620002, Yekaterinburg

T. N. Pavlov

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: viglin@imp.uran.ru
Russian Federation, 620108, Yekaterinburg

V. V. Proglyado

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: viglin@imp.uran.ru
Russian Federation, 620108, Yekaterinburg

References

  1. J. Fabian, A. Matos-Abiague, C. Ertler et al., Acta Phys.Slov. 57, 565 (2007).
  2. I. Zutic, J. Fabian, and S. Das Sarma, Rev. Mod. Phys. 76, 323 (2004).
  3. D.D. Awschalom and M. E. Flatte, Nature Phys. 3, 153 (2007).
  4. H. Dery, P. Dalal, L. Cywinski and L. J. Sham, Nature 447, 5736 (2007).
  5. H. Dery, Y. Song, P. Li, and I. Zutic, Appl. Phys. Lett. 99, 082502 (2011).
  6. A. T. Hanbicki, O. M. J. van’t Erve, R. Magno et al., Appl. Phys. Lett. 82, 4092 (2003).
  7. X. Jiang, R. Wang, R.M. Shelby et al., Phys. Rev. Lett. 94, 056601 (2005).
  8. Н. А. Виглин, В. В. Устинов, В. В. Осипов, Письма в ЖЭТФ 86, 221 (2007).
  9. M. Johnson and R. Silsbee, Phys. Rev. Lett. 55, 1790 (1985).
  10. A. Filip, B. H. Hoving, F. Jedema et al., Phys. Rev. B 62, 9996 (2000).
  11. G. Schmidt, D. Ferrand, L. W. Molenkamp et al., Phys. Rev. B 62, 4790 (2000).
  12. E. I. Rashba, Phys. Rev. B 62, R16267 (2000).
  13. E. Merzbacher, Quantum Mechanics, Wiley, New York (1997).
  14. Н.А. Виглин, И. В. Грибов, В. М. Цвелиховская, Е. И. Патраков, ФТП 53, 277 (2019).
  15. S. F. Alvorado, Phys. Rev. Lett. 75, 513 (1995).
  16. W. H. Butler, X.-G. Zhang, T. C. Schulthess et al., Phys. Rev. B 63, 054416 (2001).
  17. X.-G. Zhang and W. H. Butler, Phys. Rev. B 70, 172407 (2004).
  18. J. M. MacLaren, X.-G. Zhang, W. H. Butler et al., Phys. Rev. B 59, 5470 (1999).
  19. O. M. J. van’t Erve, A. L. Friedman, E. Cobas et al., Nat. Nanotechnol. 7, 737 (2012).
  20. J. G. Simmons, J. Appl. Phys. 34, 1793 (1963).
  21. N. A. Viglin, V. V. Ustinov, S. O. Demokritov et al., Phys. Rev. B 96, 235303 (2017).
  22. Н. А. Виглин, Ю. В. Никулин, В. М. Цвелиховская и др., ЖЭТФ 161, 866 (2022).
  23. J. Bass and W. P. Pratt Jr., J. Phys.: Condens. Matter 19, 183201 (2007).
  24. Н.А. Виглин, В. М. Цвелиховская, Н. А. Кулеш и др., Письма в ЖЭТФ 110, 248 (2019).
  25. J. G. Simmons, J. Appl. Phys. 34, 238 (1963).
  26. B. J. Jonsson-Akerman, R. Escudero, C. Leighton et al., Appl. Phys. Lett. 77, 18 (2000).
  27. P. Giannozzi, S. Baroni, N. Bonini et al., J. Phys.: Cond. Matter 21, 395502 (2009).
  28. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett 77, 3865 (1996).
  29. V. I. Anisimov, J. Zaanen, and Ole K. Andersen. Phys. Rev. B 44, 943 (1991).
  30. V. I. Anisimov, F Aryasetiawan, and A. I. Lichtenstein, J. Phys.: Cond. Matter 9, 767 (1997).
  31. G. Prandini, A. Marrazzo, I. E. Castelli et al., npj Comp. Mater. 4, 72 (2018).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».