金属氧化物界面的自旋极化电子输运研究

The transport behavior of spin-polarized current is a core issue in spintronics. In spintronics researches, the oxides have important effects on the performances of spintronic devices. In particularly, the interfaces between oxides and magnetic metals have essential influences on the spin transport. This project plans to study the transport behavior of spin-polarized electrons in magnetic multilayers with different metal and oxide interfaces, understand the effects of different oxide materials, interfaces, and preparation conditions on the transport behavior, and explore the physical mechanisms and influencing factors of interfacial effects. The project implementation will deeply understand the effects of interfaces on the transport behavior of spin-polarized electrons, and have an important significance on the design and development of novel spintronic devices.

自旋极化电流输运行为是自旋电子学的一个重要核心问题，在自旋电子学研究中，氧化物对于自旋电子器件的性能有比较重要的影响，尤其是氧化物和磁性金属薄膜界面对于自旋输运的影响至关重要。本项目拟研究磁性多层膜系统中各种磁性金属与不同性质的氧化物界面的自旋极化电子输运行为，弄清不同氧化物、不同界面、不同制备条件对自旋极化电子输运行为的影响，探索界面效应的物理机制及影响因素。本项工作对加深理解界面对自旋极化电子输运行为的影响，设计和开发新型自旋电子器件都具有实际研究价值和意义。

自旋极化电流输运行为是自旋电子学的一个重要核心问题，在自旋电子学研究中，氧化物对于自旋电子器件的性能有比较重要的影响。当铁磁性金属与纳米厚度的氧化物相接触时，在其所构筑的金属/氧化物界面处，可能出现电荷转移、应力、扩散、杂化等丰富的物理化学行为，这将对铁磁金属的性能产生重要的影响。对于铁磁性金属而言，在其厚度为几个纳米时，其电学性能受界面的影响很大，金属/氧化物界面处，界面的平整度、界面散射、界面晶格匹配、界面原子扩散、界面氧化还原反应等都将对自旋极化电子的输运行为产生影响。. 本项目聚焦于各种磁性金属与不同性质的氧化物构筑的界面，对不同体系的金属/氧化物界面处电子的输运行为及其影响机理展开系统研究。主要包括：(1) NiFe/非晶氧化物（SiO2）构筑界面对自旋极化电子输运行为影响研究。(2) NiFe/晶体氧化物（ZnO）界面对自旋极化电子输运行为影响研究。(3)NiFe/晶体氧化物（MgO）构筑界面及其界面插层对自旋极化电子输运行为影响研究。(4)NiFe/过渡金属氧化物（HfO2）界面对自旋极化电子输运行为影响研究。(5)Fe/金属氧化物（MgO）界面调控垂直各向异性磁电阻效应及其产生机制研究。(6)CoFeB/金属氧化物（MgO）界面调控垂直磁各向异性退火稳定性研究。(7) Co/金属氧化物（Al2O3/MgO）界面对自旋极化电子输运性能的影响及机制研究。(8) 金属氧化物（Cu2O/CuO）/石墨烯界面增强电输运性能研究。(9) Cu增强三元金属氧化物CuCo2O4电输运性能及其应用研究。(10) Ni增强NiCo2S4电极材料导电性及电化学性能研究。(11) NiFe磁性金属薄膜在温差和电流共同作用下的自旋相关输运研究。. 通过上述不同材料体系电子输运性能的研究，阐明了相关界面效应的物理机制及其影响因素。项目的顺利实施对加深理解界面对自旋极化电子输运行为的影响，设计和开发新型自旋电子器件，促进信息技术、传感器技术相关材料、器件的发展提供了科学依据及技术支撑。