研究背景 过渡金属二硫化物（TMDCs）因其优异的电子和光学性能，成为各种应用中非常有前景的材料。这些材料的单层、少数层和块体多层结构可以通过各种方式进行合成，对材料的掺杂、缺陷工程和异质结构制备等技术还可以实现性能的定制。磁隧道结（MTJ）由两个被绝缘薄层隔开的铁磁电极组成。当铁磁电极的磁矩的平行（反平行）配置时，MTJ 表现出最小（最大）电阻，电阻的变化幅度可以以隧穿磁电阻（TMR）表示。在二进制术语中，这些电阻最小（最大）状态对应于 0/1。这些磁性比特的状态可以通过自旋转移力矩（STT）、自旋轨道力矩（SOT）或外部磁场来操纵。MTJ是自旋电子学的基本器件单元，主要用于读取和写入器件的磁性状态。其低功耗、大面积可扩展性、几乎无限的耐久性和非易失性使其适用于各种应用，如模数转换器、微波发生器、振荡器、磁传感器、非易失触发器、神经形态计算机、全加法器、基于自旋的 NANDS、自旋逻辑和磁随机存取存储器（MRAM）。 研究内容 作者研究了 Co/XY2/Co（X∈（Mo，W），Y∈（S，Se，Te））构成的高自旋极化电流的磁隧道结（MTJ）。密度泛函理论（DFT）用于计算基态电子性质，非平衡格林函数方法则用于量子输运计算。 图1. Co/XY2/Co 的结构示意图 对 2D（kx，ky）布里渊区中的波函数振幅衰减系数 κ 的计算表明，在所有这些二维半导体中，输运主要发生在远离 Γ 点、沿 Γ 到 M 的方向。 图2. 彩色图表示二维布里渊区中（a）MoS2、（b）MoSe2、（c）MoTe2、（d）WS2、（e）WSe2 和（f）WTe2 的波函数衰减系数 κ (EF，k∥) 与横波矢量 k∥ 的函数关系（在EF处于带隙中间的时的计算结果）。六边形格子包围着以 Γ 为中心的二维布里渊区，而颜色从蓝色到绿色再到红色表示衰减系数κ线性变大。 在使用各种材料构造的 MTJ 中，Co/MoS2/Co 结构在 E−EF = -0.29 eV 时获得了最高的 TMR 为 525%；Co/MoSe2/Co 结构在 E−EF=-0.28 eV 时，最高 TMR 为 2500%；在 Co/MoTe2/Co 的 E−EF=0.26 eV 时，最高 TMR 为 350%。在同向极化组态中，隧穿区会出现占主导地位的少数自旋电流。费米能级以上或以下 1 至 2 […]