中文摘要：

继续摸索中间绝缘层的生长工艺，并利用各种微电子加工技术，制备出磁场电阻高、结电阻低、重复率好的优质单势垒磁隧道结材料。深入研究磁隧道结的偏压特性，运用全量子力学模型，结合磁振子、声子的激发及界面能级结构的变化，对隧道结磁电阻随偏压变化的现象作出理论诠释。制备双势垒磁隧道结或选择自旋极化率符号相反的铁磁电极材料，研究反常隧道磁电阻现象及其随外加偏压的变化。

结论摘要：

通常磁性隧道结的磁电阻比值会随外加偏压的增加而单调减小。由于该现象蕴含丰富的物理内容及重要的应用价值，因此一直受到人们的普遍关注。虽然人们已试图用自旋波激发、杂质参与隧穿、化学势劈裂等模型来解释这一现象，但几乎所有的理论在较高偏压(>200 mV)下的解释都不尽人意。此外，在某些隧道结中出现的较高偏压下的反常隧道磁电阻现象也同样是一个悬而未决的问题。因此，诠释磁电阻的偏压性质必然会对全面揭示隧穿磁电阻的物理机制产生重要的影响。本项目工作将理论研究及实验探索有机结合起来，针对磁性隧道结的偏压性质以及在高偏压下出现反常磁电阻的现象，首次提出了任意偏压下磁性隧道结中隧穿磁电阻的量子理论，并将该理论方法推广用于全铁磁隧道结，提出了讨论该结构中自旋过滤效应和偏压特性的理论。此外，我们还采用格林函数方法，同时计入直接隧穿和间接隧穿过程，建立了纳米磁性隧道结中非磁杂质共振散射隧穿磁电阻的三维微观理论。配合该理论，在实验上我们成功地制备出了在一定偏压下具有反常隧道磁电阻效应的单势垒及双势垒磁性隧道结，进一步验证了上述理论的可行性，主要结果受到了国际同行的重视、引用和推广应用。