近日，哈工大深圳校区陈晓彬教授课题组在磁隧道结研究中取得新进展，揭示了产生巨磁阻效应的全新物理机制。该成果以《基于自旋-谷失配铁磁材料的巨大隧穿磁阻》（Giant tunneling magnetoresistance based on spin-valley-mismatched ferromagnetic metals）为题发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。
磁阻器件在磁传感和数据存储技术中应用广泛，实现高磁阻是提高磁阻器件灵敏度的关键。半金属材料仅有一种自旋通道，用于半金属器件中可自然实现完美自旋过滤，理论上可实现100%的极限磁阻。但因半金属材料稀少且精确制造难度大，其发展缓慢。
研究团队提出自旋-谷失配材料的概念，阐明其引发高磁阻的机制。自旋-谷失配材料具有本征的不匹配的自旋和谷自由度，在输运结构中呈现输运带隙。这些材料被用作电极时，可在反平行构型下阻塞电荷传输，从而产生巨大磁阻效应。利用第一性原理输运计算，课题组发现铁磁的1T相二硒化钒、1T相和2H相二硫化钒（1T-VSe2、1T-VS2和2H-VS2）为自旋-谷失配金属，以它们为电极在自旋阀范德华器件中，可实现超过99%巨大磁阻。鉴于电极材料本身自旋态具有倒空间不匹配性质，范德华器件的中间层材料原则上可为任意非磁性材料。本研究为新型高磁阻机制提供清晰的物理见解，为寻找、设计高磁阻器件开辟了新途径。
半金属、普通铁磁金属和自旋-谷失配铁磁金属作电极时的电子传输示意图
哈工大深圳校区为论文第一完成单位与通讯单位。陈晓彬教授为通讯作者，深圳校区博士研究生严坤为第一作者。
该项研究获得国家自然科学基金以及深圳市科技计划项目资助。
