摘要：为设计性能优良的磁电阻传感单元,制作了一系列由不同宽度的单条GMR自旋阀磁电阻条所构成的传感器,并对并对它们的性能进行了测试。综合比较不同宽度传感器的矫顽力Hc、耦合场Hcof和线性范围Hrange,发现传感器最佳宽度为4μm,具有此宽度的传感器不仅线性区关于零场对称,而且矫顽力很小、线性范围很大,受弱磁场的影响很小。对由四个磁电阻条构成的惠斯通电桥传感器的钝化层设计采取了在传感器表面旋涂SU-8胶并在其电桥信号单元覆盖区开孔的办法,不仅满足了传感器在液体环境的测量要求,而且能够很好的区分传感器中的信号单元和参考单元。

摘要：介绍磁性多层膜中自旋极化输运和巨磁电阻效应,简述自旋阀巨磁电阻与多层膜巨磁电阻在材料组成结构和工作原理方面的区别,利用和改造现有的高校物理实验室中的实验仪器并设计简易的实验电路测量这两种类型的巨磁电阻的磁敏特性,并根据实验测量的结果将这两种传感器在其灵敏度和测量范围上进行比较和研究.

摘要：电子既是电荷的载体又是自旋的载体。电子作为电荷的载体，使二十世纪成为了微电子学的天下。而随着1988年巨磁电阻（GMR）效应发现以来，通过操纵电子的另一量子属性——自旋，使新一代的电子器件又多了一维控制手段。电子自旋的研究涵盖了金属磁性多层膜、磁性氧化物、磁性半导体等众多体系，探寻这些体系中自旋输运的基本原理是研究，的重点。目前，基于传统自旋阀中极化输运及自旋电子学的发展，对新材料和新结构的研究尚不成熟，还有众多科学问题亟待解决，诸如：如何在室温下获得更大的巨磁电阻变化率、提高器件的稳定性及灵敏度、自旋阀中交换偏置场产生的物理根源、实现自旋同半导体完美结合的材料、结构及方法等。因此，基于国内外自旋电子学研究的重点，首先围绕最基本的自旋阀纳米多层膜结构，开展了自旋阀多层膜制备、设计、结构优化、自旋阀交换偏置核心结构物理机制探索等研究；其次，提出了三种异质结新结构，并以大自旋极化率Fe3O4磁性半金属为核心材料，开展了自旋阀、新异质结研究；最后，在理论与材料研究的基础上，对自旋器件进行了设计与实验研究，获得了一些有益的结果：（1）理论方面，基于自旋电子器件进一步发展对新结构、新材料发展的需求，提出了磁性半导体，半导体、磁性半导体，磁性半导体、自旋滤波材料，自旋滤波材料的新自旋异质结模型。理论分析发现，利用磁性半导体，半导体异质结，在负偏压的作用下可实现自旋电子的极化输运，而利用磁性半导体，磁性半导体、自旋滤波材料／自旋滤波材料异质结可实现趋于100％的磁电阻变化率。另外通过计算，对可实现的磁阻效应及对材料的要求进行了详细研究，为新材料的应用奠定了一定的理论基础。（2）虽然基于自旋阀核心结构的自旋电子器件研究已开展了多年，但如何进一步提高自旋电子器件的磁电阻效应、灵敏度、工作范围、工作稳定性和解决这些问题的物理机制，仍是自旋电子学中的一个热点。因而，首先基于Mott二流体模型发现自旋阀巨磁电阻受磁性材料、非磁性材料、自旋极化率、自旋扩散长度、厚度、尺寸、电阻率等影响明显，因而可通过改善制备工艺条件及各层的材料、厚度改善自旋阀的性能，探寻提高巨磁电阻变化率、灵敏度等的有效途径。其次，以理论分析为指导，实验上首先制备Ta／NiFe/Cu／NiFe／FeMn传统自旋阀多层膜，研究了自由层、隔离层、钉扎层、反铁磁层厚度对巨磁电阻效应的影响，找到了最佳的制备工艺；其次，研究了缓冲层材料对自旋阀灵敏度、巨磁电阻效应的影响。发现由于缓冲层元素表面自由能的影响导致了自旋阀灵敏度的改变，指出选择适当表面自由能的缓冲层，可有效改善自由层薄膜的性能，为提高器件的灵敏度提供了有效的途径；最后，基于室温磁场下制备自旋阀交换偏置场较小、工作范围较窄的问题，通过对传统结构的改进，提出了新型双交换偏置场自旋阀模型，为增大器件工作稳定性、人为调制器件工作范围，提供了有效手段。（3）交换偏置在自旋电子器件巾具有核心地位，但到目前为止，其产生的物理根源、影响其大小的因素仍是未解决的难题。因而，基于自旋阀的核心结构——铁磁，反铁磁交换偏置效应，研究了NiFe／FeMn双层膜钉扎层、被钉扎层厚度、材料微结构、底钉扎、顶钉扎结构等对交换偏置的影响，分析了交换偏置产生的物理根源；研究了制备磁场大小对钉扎场大小的影响，发现了利用大磁场可实现提高交换偏置的新方法，并利用52kA/m（650Oe）的大磁场在1-2nm的NiFe钉扎层中实现了接近48kA/m（600Oe）的交换偏置场。（4）基于自旋阀测试，研究了初始测试磁场平行与反平行于交换偏置场方向，测试电流的大小对交换偏置场的影响。并用大脉冲电流，在初始测试磁场反平行于交换偏置场方向的样品中，首次实现电流矩在电流沿膜面流动自旋阀结构中对钉扎场的翻转，为铁磁／反铁磁双层膜体系产生交换偏置的机理提供了新的研究途径，并对自旋阀的应用提出了新的挑战。（5）为探寻高自旋极化率的新材料，开展了半金属磁性材料Fe3O4薄膜制备工艺的研究。通过改变溅射功率、退火温度、缓冲层、磁场沉积等，在200W溅射功率、300℃的退火温度、24kA／m（300Oe）沉积磁场的最佳条件下获得了高晶粒织构、成分单一的Fe3O4薄膜，并通过对氧气氛的调节，实现了无缓冲层高性能Fe3O4薄膜的制备。（6）利用所制备的Fe3O4薄膜，进行了基于Fe3O4自旋阀的制备，发现Fe3O4薄膜同其它金属材料间电阻率的失配，是造成巨磁电阻效应低的原因：另外，基于理论提出的磁性材料，半导体异质结，制备了Fe3O4／n-Si纳米结，初步实现了磁性材料到半导体的自旋注入与输运。

摘要：基于自旋阀材料的磁敏传感器,以其小尺寸、高灵敏度、低功耗的优势,在工业控制、汽车电子等领域中应用日益广泛。然而,单一灵敏度的传感器在实际应用中受到诸多限制。本文提出了一种基于自旋阀材料的可编程灵敏度磁敏传感器,不仅对各类应用具有更强的适应能力,而且能够与嵌入式系统配合而实现"智能化"传感与控制系统。该传感器中,封装集成了东方微磁科技有限公司生产的VA100F2自旋阀传感器芯片以及针对该传感器的信号特点专门设计的一款可编程仪表放大器芯片。测试表明,本文所提出的传感器可以有效的实现近似1~8倍原始灵敏度的可编程调节。

摘要：巨磁阻效应的发现开辟了自旋电子学研究的新时代。目前,自旋电子学已经发展成为与磁学、半导体、微电子学、凝聚态物理等学科紧密结合的新学科。在自旋电子学研究中自旋阀结构,包括垂直自旋阀和横向自旋阀,发挥了至关重要的作用并成为各类自旋电子器件设计的基础。借助于各种自旋阀器件,人们又相继发现了Slonzeweski自旋转移矩、类场矩、自旋霍尔效应、自旋轨道矩等重要物理效应。本文将综述这些物理效应的概念及应用前景、面向应用需要解决的问题等等。我们将重点关注基于朗道-利夫席茨-吉尔伯特方程的动力学研究的进展情况。

摘要：提出了一种特殊自旋阀结构,其极化层(钉扎层)磁矩沿面内方向,自由层磁矩成磁涡旋结构.自由层在形状上设计成左右两边厚度不同的阶梯形圆盘.微磁学模拟研究发现,通过调控所施加的高斯型脉冲电流的大小、方向和脉冲宽度,可以实现磁涡旋的不同旋性、不同极性的组态控制.分析了该结构中电流调控磁涡旋旋性和极性的物理原因和微观机理.

摘要：LaMnO_(3)是一种钙钛矿结构的绝缘体,因具有很多优异的性质受到广泛关注,然而以往研究主要集中在LaMnO_(3)的p型掺杂,而针对其n型掺杂的研究相对较少.基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究不同Hf掺杂浓度下La_(1-x)Hf_(x)MnO_(3)的晶格结构和电子能带结构,以及La_(1-x)Hf_(x)MnO_(3)的光吸收性质和其与Ba掺杂作为导线构成的同质三明治两端子器件的自旋阀性质.结果表明,Hf掺杂的La_(1-x)Hf_(x)MnO_(3)最稳定基态结构为反铁磁结构或者亚铁磁结构,而非铁磁体;Hf在体系中以稳定的+4价离子存在,展现出n型掺杂的性质;当掺杂浓度x≤0.031时,La_(1-x)Hf_(x)MnO_(3)的能带带隙与非掺杂本征体LaMnO_(3)的带隙相近,并在带隙中形成了孤立的杂质能级.光吸收谱计算结果表明,随着Hf掺杂浓度上升,La_(1-x)Hf_(x)MnO_(3)光吸收边出现红移,光学带隙减小.利用La_(3/4)Ba_(1/4)MnO_(3)作为左右导线、La_(3/4)Hf_(1/4)MnO_(3)作为中心层可以构建自旋阀器件,其费密能级处的磁电阻达到了~(2.8×10^(5))%,通过门电压调控中心层,磁电阻可达~(5.1×10^(5))%.研究结果可为后续设计新型自旋电子学器件提供理论参考.

摘要：文章作者在研究磁性隧道结的自旋输运中引入量子点的机械振动自由度,将单电子隧穿和振动自由度耦合所导致的shuttle输运理论应用到自旋电子学中.研究结果表明,shuttle输运对自旋极化输运有很大的影响,其独特的输运性质可以用来设计自旋电子器件.文章在理论上提出具有巨磁效应的自旋阀、高性能的半导体自旋注入器以及电流的整流器.

摘要：自旋阀巨磁阻传感器具有灵敏度高、线性度好、体积小等优点,在直流测量中具有极大的潜力。文中基于巨磁阻传感器设计了一款智能电流传感器,实现了对直流电的非接触测量和远程监控,可运用在智能电网、智能电表等场合中。该设计由巨磁阻电流传感器和ZigBee智能无线传输模块构成。实验表明,该智能电流传感器的测量范围为0~5 A,灵敏度为104.5 mV/A,线性度为0.05%,总体性能优于常见的霍尔电流传感器。