中文摘要：

具有大振荡隧穿磁电阻效应的磁隧道结可以用来制备新型自旋量子器件，用于诸如量子计算，量子通讯等新兴领域。从我们已经研究发现的隧穿磁电阻(TMR)体效应出发，设计了具有复合铁磁电极层的磁隧道结，通过调整不同磁性层对隧穿磁电阻的贡献，由此来实现大的振荡隧穿磁电阻效应。实验上，采用磁控溅射法，结合楔型薄膜制备工艺及微电子加工技术，研究获得具有大振荡隧穿磁电阻效应的磁隧道结的工艺条件，制备出具有大振荡隧穿磁电阻效应的磁隧道结。结合微磁学计算，研究具有复合铁磁电极层的磁隧道结中各磁性层的磁化行为，优化制备具有大振荡磁电阻效应磁隧道结的工艺。进一步结合薄膜的结构分析，弄清楚具有复合铁磁电极层的磁隧道结产生大振荡隧穿磁电阻的振荡机制，为研制新型自旋量子器件奠定材料基础，拓展磁隧道结的材料物理研究及相应的器件应用范围。

结论摘要：

隧道结是重要的磁电子材料之一，具有大振荡隧穿磁电阻的磁隧道结可以用来制备新型自旋量子器件，如量子计算，量子通讯等新兴领域。本项目从我们发现的隧穿磁电阻(TMR)体效应出发，设计了一种新的具有复合铁磁电极层的磁隧道结来实现大的振荡隧穿磁电阻效应。项目执行期间，我们取得了三点重要进展1)从实验上实现了室温下大振荡磁电阻效应磁隧道结的制备，理论上，从TMR体效应出发，可以很好的对此现象进行解释，该研究发现拓展磁隧道结的材料物理研究及相应的器件应用范围；2)采用RBS和XPS等表面分析手段对隧道结薄膜的结构进行深入研究，并通过电子全息方法发现，退火处理后的磁隧道结的势垒变窄，势垒高度增加，这可能就是退火热处理后磁隧道结的TMR增加的本质所在；3)通过与国外相关研究小组合作，制备了单晶MgO基磁隧道结，进一步发现磁控溅射的MgO基磁隧道结在退火后具有显著的TMR增强效应。本项目的研究成果达到了项目申请时的目标，授权国内发明专利1项；已发表SCI论文6篇（其中APL 1篇；另外，国际、国内会议论文4篇（其中2次为国际会议邀请报告）。