Division of Electronics for Informatics, Hokkaido University, N14, W9, Kita-ku, Sapporo 060-0814, Japan.
J Phys Condens Matter. 2010 Apr 28;22(16):164212. doi: 10.1088/0953-8984/22/16/164212. Epub 2010 Mar 30.
Fully epitaxial magnetic tunnel junctions (MTJs) with Co-based Heusler alloy Co(2)MnSi electrodes and a MgO tunnel barrier were fabricated with various values of Mn composition α for Co(2)Mn(α)Si in Co(2)Mn(α)Si/MgO/Co(2)Mn(α)Si MTJs. The tunnel magnetoresistance (TMR) ratios at both 4.2 K and room temperature (RT) increased systematically with increasing α in Co(2)Mn(α)Si electrodes from Mn-deficient compositions (α < 1) up to a certain Mn-rich composition (α > 1), demonstrating high TMR ratios of 1135% at 4.2 K and 236% at RT for MTJs with Mn-rich Co(2)Mn(α)Si electrodes with α = 1.29. Identically fabricated Co(2)Mn(β)Ge(δ)/MgO/Co(2)Mn(β)Ge(δ) (δ = 0.38) MTJs showed similar dependence of the TMR ratio on Mn composition β, demonstrating relatively high TMR ratios of 650% at 4.2 K and 220% at RT for β = 1.40. The Mn composition dependence of the TMR ratio at both 4.2 K and RT observed commonly for both Co(2)MnSi/MgO/Co(2)MnSi and Co(2)MnGe/MgO/Co(2)MnGe MTJs can be attributed to suppressed minority-spin in-gap states around the Fermi level for Mn-rich Co(2)MnSi and Co(2)MnGe electrodes.
具有 Co 基 Heusler 合金 Co(2)MnSi 电极和 MgO 隧道势垒的完全外延磁隧道结 (MTJ) 采用 Co(2)Mn(α)Si 中不同 Mn 成分α值的 Co(2)Mn(α)Si/MgO/Co(2)Mn(α)Si MTJ 进行制造。在 Co(2)Mn(α)Si 电极中，从 Mn 不足组成 (α < 1) 到一定的富 Mn 组成 (α > 1)，Mn 组成α的隧道磁电阻 (TMR) 比在 4.2 K 和室温 (RT) 下均系统增加，表明富 Mn 的 Co(2)Mn(α)Si 电极的 MTJ 在 4.2 K 下具有 1135%的高 TMR 比和 RT 下具有 236%的高 TMR 比，其中 Mn 组成α=1.29。相同制备的 Co(2)Mn(β)Ge(δ)/MgO/Co(2)Mn(β)Ge(δ)(δ=0.38) MTJ 显示出 TMR 比随 Mn 组成β的相似依赖性，在 4.2 K 下具有相对较高的 TMR 比为 650%，在 RT 下具有 220%，其中β=1.40。在 Co(2)MnSi/MgO/Co(2)MnSi 和 Co(2)MnGe/MgO/Co(2)MnGe MTJ 中普遍观察到的 TMR 比的 Mn 组成依赖性可归因于富 Mn 的 Co(2)MnSi 和 Co(2)MnGe 电极中费米能级附近的少数自旋带内态的抑制。
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