علی بهاری

کنترل خواص مواد برای دست یابی به یک رفتار فیزیکی معین مثل نقطه ی ذوب خیلی بالا، مقاومت الکتریکی خیلی کوچک، سختی مکانیکی زیاد، و ... یکی از بزرگترین اهداف محققین و مهندسین در همه ی شاخه های علوم نظری و کاربردی بوده است. در چند دهه ی اخیر تحقیقات زیادی بر روی کنترل خواص الکترونی مواد انجام شده است. محققین به منظور دست یابی به عملکرد بهتر قطعات الکترونی، به دنبال یافتن مواد و روش های جدیدی هستند که بتوان به کمک آن ها خواص این قطعات را کنترل و دستکاری کرد. اسپینترونیک یکی از عرصه هایی است که هدف آن کنترل رفتار ترابرد الکترونی در قطعات به کمک اسپین الکترون ها است. مقاومت مغناطیسی تونل زنی (TMR)، که در آن سعی می شود مقاومت الکتریکی یک اتصال تونلی مغناطیسی (MTJ) با تغییر جهت گیری مغناطش الکترودهای آن کنترل شود، را می توان به عنوان یکی از راه های رسیدن به این هدف نام برد. هنگامی که جهت مغناطش دو الکترود نسبت به هم به حالت موازی یا پادموازی قرار گیرند، رسانایی الکتریکی قطعه ی MTJ به مقدار زیادی تغییر می کند. وقتی که رسانایی قطعه زیاد است، در حالت "0"، و وقتی که رسانایی آن کوچک است، در حالت"1" قرار دارد. به این ترتیب می توان داده های باینری را در دو وضعیت مقاومتی قطعات MTJ مبتنی بر TMR ذخیره کرد. MTJهای با TMR بزرگ کاربردهای گسترده ای در صنعت ذخیره سازی اطلاعات پیدا کرده اند. در رساله ی حاضر رفتارهای ترابرد الکترونی وابسته به اسپین MTJهای مبتنی بر اکسید روی با ساختار بلوری سنگ نمک (Fe/ZnO/Fe)، برای ضخامت های مختلف سد پتانسیل ZnO بطور نظری بررسی شده است. محاسبات ما نشان می دهند که این سد مانع نفوذ مغناطش الکترودها به یکدیگر می شود. ما با تحلیل طیف های عبور (T(E) و T(k)) و چگالی حالت های ساختارها، نشان خواهیم داد که جهت گیری مغناطش الکترودها در عبور الکترون از قطعات مورد بررسی، تآثیر جدی داشته و در حالتی که مغناطش دو الکترود با یکدیگر هم جهت باشند، میزان عبور و نیز جریان الکتریکی تونلی عبوری از سد پتانسیل یاد شده بسیار بزرگ-تر از حالتی است که مغناطش آن ها پادموازی باشند. این امر باعث دست یابی به مقاومت مغناطیسی تونل زنی بسیار بزرگی در حدود 6840% می شود. مقدار بزرگ این کمیت محرک خوبی برای کاربردهای مختلف این قطعات برای مقاصد اسپینترونیک است. ما هم چنین نشان دادیم که TMR به شدت ب