哈工大深圳校区陈晓彬教授团队揭示产生巨磁阻效应的全新物理机制

深圳特区报

深圳市委机关报，改革开放的窗口

摘要

近日，哈工大深圳校区陈晓彬教授课题组在磁隧道结研究中取得新进展，揭示了产生巨磁阻效应的全新物理机制。该成果以《基于自旋-谷失配铁磁材料的巨大隧穿磁阻》（Giant tunneling magnetoresistance based on spin-valley-mismatched ferromagnetic metals）为题发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。

磁阻器件在磁传感和数据存储技术中应用广泛，实现高磁阻是提高磁阻器件灵敏度的关键。半金属材料仅有一种自旋通道，用于半金属器件中可自然实现完美自旋过滤，理论上可实现100%的极限磁阻。但因半金属材料稀少且精确制造难度大，其发展缓慢。

研究团队提出自旋-谷失配材料的概念，阐明其引发高磁阻的机制。自旋-谷失配材料具有本征的不匹配的自旋和谷自由度，在输运结构中呈现输运带隙。这些材料被用作电极时，可在反平行构型下阻塞电荷传输，从而产生巨大磁阻效应。利用第一性原理输运计算，课题组发现铁磁的1T相二硒化钒、1T相和2H相二硫化钒（1T-VSe2、1T-VS2和2H-VS2）为自旋-谷失配金属，以它们为电极在自旋阀范德华器件中，可实现超过99%巨大磁阻。鉴于电极材料本身自旋态具有倒空间不匹配性质，范德华器件的中间层材料原则上可为任意非磁性材料。本研究为新型高磁阻机制提供清晰的物理见解，为寻找、设计高磁阻器件开辟了新途径。

哈工大深圳校区为论文第一完成单位与通讯单位。陈晓彬教授为通讯作者，深圳校区博士研究生严坤为第一作者。