近日，学院王传奎教授团队在自然指数期刊《Physical Review B》上发表了题为“Spin-valley matching mechanisms in high-performance multiferroic tunnel junctions”的研究论文。山东师范大学为唯一论文署名单位，博士研究生羊志为第一作者，李宗良教授和青年教师邱帅为通讯作者。
多铁隧道结是高密度存储的理想候选体系。基于第一性原理计算，作者提出了一种集成铁电双层Ga2O3与室温铁磁2H-VS2的多铁隧道结架构。在该结构中，反铁电相变诱导的能带重排和层间电子转移，调控VS2/Ga2O3界面处欧姆接触与肖特基接触的可逆切换。当VS2/Ga2O3界面形成欧姆接触，Ga2O3层在费米能级附近的电子态局域于Γ点，且仅与VS2的自旋向上的电子态实现能谷匹配，Ga2O3层充当自旋-谷过滤层。基于此设计的多铁隧道结具有卓越的性能指标：隧穿电阻值达到2.4×104%，隧穿磁电阻值高达1.3×108%，同时具备完美的自旋-谷过滤效率和低至0.09 Ω·μm2的结电阻。本研究揭示了电极界面以及电极间的自旋-谷匹配机制，建立了设计高性能多铁隧道结的通用范式。
以上研究获得国家自然科学基金、山东省自然科学基金项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1103/1phs-qpbw
