Inverse-Heusler合金Ti2NiAl/GaAs隧道異質(zhì)結(jié)的自旋極化和電磁特性

楊秀德， 楊 璐， 楊 昆， 黃海深， 周庭艷， 李 平， 吳 波

(1.遵義師范學(xué)院物理與電子科學(xué)學(xué)院，遵義 563002；2.西南大學(xué)材料與能源學(xué)部，重慶400715)

1 引 言

半金屬材料的一子能帶跨過(guò)費(fèi)米面，表現(xiàn)出金屬性；而另一子能帶在費(fèi)米面處存在帶隙，表現(xiàn)出非金屬性，從而造成在費(fèi)米面處100%的高自旋極化率. 自Groot[1]等人預(yù)測(cè)Heusler合金的半金屬性以來(lái)，很多材料都被證實(shí)具有半金屬性[2]. 具有這一特性的材料統(tǒng)稱(chēng)為半金屬鐵磁材料(Half-metallic ferromagnets, HMF)，例如，F(xiàn)e3O4、金紅石CrO2等. 半金屬材料近年來(lái)受到大家的關(guān)注，主要是因?yàn)槠洳粌H能夠在隧道結(jié)電極鐵磁層材料中廣泛應(yīng)用，同時(shí)也可以作為各種自旋注入材料.

隧穿磁阻(Tunnel Magneto Resistance，TMR)材料利用一種類(lèi)似于“三明治”結(jié)構(gòu)的鐵磁層/半導(dǎo)體(非磁絕緣體)/鐵磁層的薄膜結(jié)構(gòu)，通過(guò)外加磁場(chǎng)來(lái)改變鐵磁層的磁化方向進(jìn)而控制非磁絕緣層中的隧穿自旋電流，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)效應(yīng). 在TMR中，鐵磁層往往使用半金屬材料，以保證高自旋極化率來(lái)提升自旋電子的輸運(yùn)效率. TMR材料相對(duì)于巨磁阻(Giant Magneto Resistance，GMR)材料而言，具有低磁場(chǎng)、靈敏度高、熱穩(wěn)定性好的優(yōu)勢(shì)，被主要應(yīng)用于硬盤(pán)的讀出磁頭、磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器(Magnetic Random Access Memory，MRAM)和各類(lèi)磁傳感器設(shè)備中.

在眾多的隧道結(jié)材料中，Heusler合金隧道異質(zhì)結(jié)材料因?yàn)檩^高的居里溫度、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)、與MgO、GaAs等絕緣材料或半導(dǎo)體材料的良好力學(xué)匹配等優(yōu)勢(shì)，一直是大家重點(diǎn)研究的對(duì)象. 通常Heusler合金具有Full-Heusler、Half-Heusler、Inverse-Heusler和四元Heusler合金四種結(jié)構(gòu)分類(lèi). Full-Heusler合金因具有超過(guò)室溫的居里溫度[3-5]、較高的磁矩和自旋極化率，且晶格常數(shù)與Ⅲ-Ⅴ簇半導(dǎo)體材料非常匹配，成為當(dāng)下研究得較多的Heusler合金之一. 大量的Full-Heusler合金隧道結(jié)材料相繼被發(fā)現(xiàn)具有超高的TMR值[6-9]. 2000年，Ambrose[10]等人利用分子棒沉積350 ?厚度的Co2MnSi薄膜在GaAs半導(dǎo)體基底上，發(fā)現(xiàn)了較大的自旋極化和很小的各向異性磁矩. 但遺憾的是，大量的Heusler合金研究文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)ull-Heusler合金因較窄的能隙、自旋波激發(fā)、界面和表面態(tài)破壞等，隨著溫度的升高TMR值會(huì)迅速下降，直接影響了這類(lèi)合金的應(yīng)用潛力[11-19].

為了解決Full-Heusler合金的溫度依賴(lài)問(wèn)題，許多方法和技術(shù)正在研究中，尋找更穩(wěn)定和半金屬帶隙更寬的鐵磁層材料是重要的途徑. 幸運(yùn)的是，人們從Inverse-Heusler合金的研究中看到了一些希望. Inverse-Heusler合金與Full-Heusler合金相比具有多樣的磁性特征、優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和通常更寬的半金屬帶隙，因而有理由期望Inverser-Heusler合金隧道異質(zhì)結(jié)更具應(yīng)用潛力. Inverse-Heusler合金通常為Hg2CoTi型結(jié)構(gòu)，其化學(xué)式是X2YZ，X和Y均為過(guò)渡金屬元素，Z則是sp元素. 一般當(dāng)X的價(jià)電子數(shù)目小于Y的價(jià)電子數(shù)目時(shí)，Heusler合金呈現(xiàn)高度有序的Hg2CoTi型結(jié)構(gòu). 在Inverse-Heusler合金X2YZ中， X原子占據(jù)A(0, 0, 0)位和C(0.25, 0.25, 0.25)位，Y占據(jù)B(0.5, 0.5, 0.5)位，Z占據(jù)D(0.75, 0.75, 0.75)位[20]. 在近五年的研究中，人們發(fā)現(xiàn)許多具有半金屬性的Inverse-Heusler合金，例如Ti2CoAl、Ti2NiAl、Ti2CoGa 等[21-25]. 它們?cè)趬K體情形下，都具有非常好的半金屬特性.

然而，針對(duì)Ti基Inverse-Heusler合金的應(yīng)用，需要與半導(dǎo)體或絕緣體形成薄膜異質(zhì)結(jié)構(gòu). 在這樣的薄膜和異質(zhì)結(jié)構(gòu)下，原子的相互作用、能帶匹配、力學(xué)匹配和電子特性等都有可能會(huì)對(duì)其產(chǎn)生較大的影響，也可能受到外界的影響而性能低下. 在MgO基Inverse-Heusler合金異質(zhì)結(jié)的研究中，人們發(fā)現(xiàn)盡管存在較高自旋極化的可能，但是界面態(tài)的存在會(huì)破壞半金屬性. 因此，我們有理由相信GaAs基Inverse-Heusler合金異質(zhì)結(jié)也可能存在類(lèi)似的行為. 對(duì)GaAs基Inverse-Heusler合金隧道結(jié)做一個(gè)深入的研究顯得非常必要. 在本文中，我們選擇了Ti2NiAl/GaAs隧道異質(zhì)結(jié)作為研究對(duì)象，具體對(duì)異質(zhì)結(jié)的原子相互作用、磁性、態(tài)密度和自旋極化做詳細(xì)地研究和分析，以尋找應(yīng)用于隧道結(jié)材料的可能性和潛力.

2 計(jì)算方法

我們首先分別構(gòu)建Ti2NiAl和GaAs的塊體結(jié)構(gòu). Hg2CoTi型Heusler合金Ti2NiAl的空間群為F-43M，Ti原子位于(0, 0, 0)位和(0.25, 0.25, 0.25)位，Ni占據(jù)(0.5, 0.5, 0.5)位，Al占據(jù)(0.75, 0.75, 0.75)位. 分別用Ti2NiAl和GaAs的實(shí)驗(yàn)晶格常數(shù)為初始值，構(gòu)建好塊體再進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，得到優(yōu)化后能量最低的結(jié)構(gòu). 再利用這個(gè)結(jié)構(gòu)沿著[100]晶向切割出9層的TiAl和TiNi兩個(gè)自然端面，而每個(gè)端面由于切割方式不同又形成兩種不同的表面，則Ti2NiAl產(chǎn)生了四種不同的表面. 同理，GaAs也會(huì)由于切割的方式不同而會(huì)有四種不同的表面. 將Ti2NiAl和GaAs兩種表面結(jié)合建立一個(gè)足夠大的異質(zhì)結(jié)構(gòu)超胞模型，整個(gè)超胞模型的Ti2NiAl合金和GaAs的原子層都是對(duì)稱(chēng)的，這樣可以在馳豫后獲得相應(yīng)的Ti2NiAl(100)表面和GaAs表面連接界面的性質(zhì). 而Ti2NiAl表面原子和GaAs表面原子的結(jié)合方式有：頂位結(jié)構(gòu)(Top, T)和橋位結(jié)構(gòu)(Bridge, B). 這些不同的端面兩兩結(jié)合可形成以下12種異質(zhì)結(jié)構(gòu)(如圖1所示)：

圖1 Ti2NiAl/GaAs異質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖. 其中下邊9層原子：灰色小球?yàn)門(mén)i，藍(lán)色小球?yàn)镹i，紅色小球?yàn)锳l；上邊9層原子：紫色小球?yàn)锳s，黃色小球?yàn)镚a. Fig. 1 Schematic diagrams of different Ti2NiAl/GaAs heterostructures. In lower 9 layer atoms: the gray ball is Ti, the blue ball is Ni, and the red ball is Al; In upper 9 layer atoms: the purple ball is As and the yellow ball is Ga.

1)TA-ATⅠ：TiAl端面Al原子位于A(yíng)s原子的頂位；

2)TA-ATⅡ：TiAl端面Ti原子位于A(yíng)s原子的頂位；

3)TA-AB：TiAl端面原子位于兩個(gè)As原子的橋位；

4)TA-GTⅠ：TiAl端面Al原子位于Ga原子的頂位；

5)TA-GTⅡ：TiAl端面Ti原子位于Ga原子的頂位；

6)TA-GB：TiAl端面原子位于兩個(gè)Ga原子的橋位；

7)TN-ATⅠ：TiNi端面Ni原子位于A(yíng)s原子的頂位；

8)TN-ATⅡ：TiNi端面Ti原子位于A(yíng)s原子的頂位；

9)TN-AB：TiNi端面原子位于兩個(gè)As原子的橋位；

10)TN-GTⅠ：TiNi端面Ni原子位于Ga原子的頂位；

11)TN-GTⅡ：TiNi端面Ti原子位于Ga原子的頂位；

12)TN-GB：TiNi端面原子位于兩個(gè)Ga原子的橋位.

我們主要采用的計(jì)算方法是基于密度泛函理論(Density Functional Theory, DFT)的VASP(Vienna ab initio Simulation Package)程序包，并選用廣義梯度近似(Generalized Gradient Approximation, GGA)[26, 27]下的Perdew-Bueke-Ernzerhof (PBE)交換關(guān)聯(lián)函數(shù). 超軟贗勢(shì)(urtrasoft psedopotentials)[28, 29]被選用于處理體系的電子和離子之間的相互作用. 在初始的塊體結(jié)構(gòu)優(yōu)化過(guò)程中，我們首先假定所有的合金都是鐵磁性的，分別設(shè)置了自旋極化、7×7×7的布里淵區(qū)k點(diǎn)網(wǎng)格、1×10-6的SCF收斂精度和360 eV的收斂截?cái)嗄?，同時(shí)設(shè)置每個(gè)原子的作用力不超過(guò)0.022 eV/?. 二維的超胞異質(zhì)界面模型，布里淵區(qū)的k點(diǎn)網(wǎng)格精度設(shè)置為7×7×1，其他所有參數(shù)均與塊體參數(shù)設(shè)置相同.

3 結(jié)果與討論

3.1 異質(zhì)界面上的原子磁矩

由于異質(zhì)界面原子間的相互作用，相對(duì)于塊體而言，界面上各個(gè)原子的磁性都發(fā)生不同程度的變化，而自旋-軌道耦合效應(yīng)對(duì)所研究的金屬的影響比較小，可以忽略，因而我們只計(jì)算了自旋磁矩來(lái)比較界面上原子的磁性變化. 為了能夠方便比較塊體上每個(gè)原子的磁性變化和界面各個(gè)原子磁性變化之間的差異，我們將塊體和異質(zhì)結(jié)各個(gè)原子的磁矩統(tǒng)計(jì)在表1和表2中. 對(duì)于不同界面分別列出了界面下四層原子的磁矩. 對(duì)比兩個(gè)表格中的每個(gè)原子的磁矩不難發(fā)現(xiàn)，界面下第一、二層的各個(gè)原子的磁矩都有不同程度的減小. 可以觀(guān)察到在所構(gòu)建的12種界面結(jié)構(gòu)中，界面第一層Ti原子在TN-GTⅠ中具有最高的磁矩值，為1.018μB，在TA-GTI中具有最低的磁矩值，僅為0.003μB. 在Heusler合金Ti2NiAl的塊體中，Ti原子由于不同的雜化環(huán)境而分別具有1.644μB和0.009μB磁矩. 當(dāng)Ti2NiAl截?cái)鄷r(shí)，可以出現(xiàn)兩種不同情況的Ti原子端面. 但是由于與GaAs形成異質(zhì)結(jié)時(shí)，會(huì)形成于A(yíng)s或者Ga原子的Top和Bridge位，因而Ti原子的雜化環(huán)境將顯著改變，最終形成比較多樣的磁性特征. 然而隨著Ti原子向內(nèi)層推進(jìn)，其磁性也漸漸接近塊體的行為. 對(duì)于Ni原子，相對(duì)于塊體，由于界面原子向內(nèi)層收縮，因而雜化增加，從而造成原子磁矩的減弱.

表1Ti2NiAl塊體各個(gè)原子的計(jì)算磁矩和總磁矩.

Table1The calculated magnetic moment of each atom and total magnetic moment (TMM) inTi2NiAl bulk.

塊體Ti(μB)Ni(μB)Al(μB)TMMSP值Ti2NiAl1.6440.0090.251.1032.9883

表2合金Ti2NiAl(100)/GaAs異質(zhì)結(jié)的各層原子磁矩(μB). HL(Heusler Layer)和GL(GaAs Layer)分別代表Heusler合金和GaAs原子層，后面的數(shù)字1、2、3和4表示界面下第一、二、三和四層. 表中括號(hào)內(nèi)的數(shù)字表示對(duì)應(yīng)括號(hào)外原子的磁矩.

Table2The atomic magnetic moment of each layer in alloy Ti2NiAl(100)/GaAs heterojunction. HL(Heusler Layer) and GL(GaAs Layer) represent Heusler alloy and GaAs layer respectively, the attached numbers1,2,3and4represent the first, second, third and fourth layers of the interface respectively, and the number in the bracket respectively indicates the magnetic moment of the atom outside the bracket.

原子端面GLHL1HL2HL3HL4TA-ATIAs(0.001)Ti(0.006)Ti(0.339)Ti(0)Ti(0.107)Al(0.264)Ni(0.169)Al(0.131)Ni(0.034)TA-ATIIAs(0.036)Ti(0.016)Ti(1.203)Ti(0.006)Ti(1.47)Al(0.802)Ni(0.193)Al(0.917)Ni(0.293)TA-ABAs(0.010)Ti(0.005)Ti(0.461)Ti(0.003)Ti(0.289)Al(0.586)Ni(0.162)Al(0.219)Ni(0.051)TA-GTIGa(0.004)Ti(0.003)Ti(0.25)Ti(0.001)Ti(0.355)Al(0.83)Ni(0.165)Al(0.135)Ni(0.065)TA-GTIIGa(0.019)Ti(0.004)Ti(0.741)Ti(0.005)Ti(0.643)Al(0.708)Ni(0.176)Al(0.406)Ni(0.151)TA-GBGa(0.008)Ti(0.006)Ti(0.421)Ti(0.003)Ti(0.503)Al(0.535)Ni(0.162)Al(0.335)Ni(0.135)TN-ATIAs(0.012)Ti(0.414)Ti(0.005)Ti(0.294)Ti(0.003)Ni(0.032)Al(0.117)Ni(0.064)Al(0.047)TN-ATIIAs(0.005)Ti(0.087)Ti(0.002)Ti(0.220)Ti(0.001)Ni(0.022)Al(0.134)Ni(0.070)Al(0.087)TN-ABAs(0.001)Ti( 0.014)Ti(0.000)Ti(0.013)Ti(0.000)Ni(0.000)Al(0.015)Ni(0.004)Al(0.027)TN-GTIGa(0.007)Ti(1.018)Ti(0.007)Ti(1.076)Ti(0.005)Ni(0.084)Al(0.227)Ni(0.253)Al(0.928)TN-GTIIGa(0.013)Ti(0.052)Ti(0.001)Ti(0.315)Ti(0.001)Ni(0.035)Al(0.152)Ni(0.076)Al(0.049)TN-GBGa(0.016)Ti(0.435)Ti(0.005)Ti(0.519)Ti(0.002)Ni(0.042)Al(0.209)Ni(0.107)Al(0.166)

針對(duì)第二層原子，通過(guò)比較表1和表2，我們發(fā)現(xiàn)第二層原子的磁矩值仍然小于塊體相應(yīng)原子的磁矩值. 但就表2來(lái)看，第二層原子大部分原子的磁矩值都要比第一層原子的磁矩值更接近塊體相應(yīng)的磁矩值. 同樣，由于第二層原子向界面發(fā)生了相對(duì)移動(dòng)，改變了原子層間距，使層間原子之間的雜化發(fā)生了不同程度的變化，導(dǎo)致第二層原子的磁矩值相應(yīng)地發(fā)生變化. 又因第二層原子與界面原子的相對(duì)間距增大，使得它們之間的相互雜化減弱，最終第二層原子的磁矩略比第一層大.

第三層原子較前面兩層原子大都更接近塊體各原子的磁矩值，這表明界面效應(yīng)在逐漸減弱，對(duì)第三層原子的磁性影響也很小. 再比較第四層原子的磁矩值，發(fā)現(xiàn)它比第三層更接近塊體的磁矩值，也即是離界面越遠(yuǎn)的原子磁矩越接近塊體的磁矩值. 這說(shuō)明界面效應(yīng)隨層數(shù)的增加而減弱，離界面較遠(yuǎn)的部分可近似為塊體，界面效應(yīng)對(duì)于內(nèi)層原子沒(méi)有太大的影響.

3.2 異質(zhì)界面的電子行為

信息的存儲(chǔ)密度以及信息的處理速度依賴(lài)于自旋電子學(xué)器件對(duì)于電子自旋和電荷的雙重操控.Ti2NiAl/GaAs異質(zhì)結(jié)各層原子以及整個(gè)結(jié)構(gòu)會(huì)受到界面效應(yīng)的影響而使自旋極化發(fā)生改變. 為了研究這種改變是怎樣的一種變化，我們分別計(jì)算了每種結(jié)構(gòu)的總態(tài)密度(如圖2)和合金各層原子的分波態(tài)密度(如圖3和圖4). 通過(guò)與塊體相比較，我們知道塊體的態(tài)密度圖中含有半金屬帶隙，具有100%的高自旋極化率. 而從圖2中可以看出，原來(lái)具有半金屬帶隙的特征在所研究的12種結(jié)構(gòu)中均沒(méi)有被觀(guān)察到，這意味著半金屬性都受到了不同程度的破壞. 根據(jù)自旋極化率計(jì)算公式(1)：

(1)

其中N↑、N↓分別代表費(fèi)米處自旋向上和自旋向下的態(tài)密度，結(jié)合圖2計(jì)算所有的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，沒(méi)有任何一種結(jié)構(gòu)的自旋極化率超過(guò)75%，最低自旋極化率僅為19.3%，大部分結(jié)構(gòu)都基本喪失了半金屬性. 其中TA-ATⅡ和TN-ATⅡ擁有較高的自旋極化率，分別為72%和72.5%. 因此，這兩種異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步考慮應(yīng)用到后續(xù)的研究當(dāng)中. 而TA-GTI、TA-GTⅡ和TN-GTI三種結(jié)構(gòu)雖然也是12種結(jié)構(gòu)中自旋極化率相對(duì)較高的，但都只在50%左右，不是理想的結(jié)構(gòu). 可見(jiàn)，界面效應(yīng)對(duì)于異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的影響比較大，多數(shù)結(jié)構(gòu)的半金屬性質(zhì)被完全破壞.

我們進(jìn)一步計(jì)算了異質(zhì)界面下Ti2NiAl合金部分四層原子的分波態(tài)密度，如圖3和圖4所示. 可以看出，原子之間由于晶體的周期場(chǎng)被截?cái)喽l(fā)生重新雜化，界面磁性原子的子能帶大多數(shù)都朝著高能區(qū)移動(dòng)，而就前面所說(shuō)的兩種自旋極化率較高的結(jié)構(gòu)來(lái)看，這兩種結(jié)構(gòu)中的磁性原子則向低能區(qū)移動(dòng)，從而使得交換劈裂的增加，對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)中原子磁矩也有了相應(yīng)地增加. 分析TA-ATⅡ和TN-ATⅡ結(jié)構(gòu)界面下每層原子的分波態(tài)密度，結(jié)果是每層原子都具有較高的自旋極化率. 對(duì)于第四層，這兩種結(jié)構(gòu)的自旋極化率同樣比較高，說(shuō)明界面效應(yīng)在此時(shí)不像界面層那樣強(qiáng)烈，也可以在這兩種結(jié)構(gòu)中進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高自旋極化的目的. 對(duì)于GaAs在界面上的原子的態(tài)密度分析，在能量為負(fù)值的區(qū)域，界面的分波態(tài)密度和塊體的態(tài)密度是比較符合的，說(shuō)明此時(shí)界面效應(yīng)對(duì)GaAs界面的影響較小.

圖2 合金Ti2NiAl(100)/GaAs異質(zhì)結(jié)的總態(tài)密度. 其中陰影部分表示塊體，藍(lán)線(xiàn)表示不同界面結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié). Fig.2 Total density of state (DOS) for alloy Ti2NiAl(100)/GaAs heterojunction where the shaded part represents the bulk and the blue line represents the heterojunction of different interface structures.

Julliere[30]針對(duì)隧道結(jié)的電子輸運(yùn)特征提出一個(gè)比較實(shí)用的理論模型. 假設(shè)電子在隧穿過(guò)程中保持自旋守恒，并且自旋通道的電導(dǎo)與該通道上兩個(gè)鐵磁層內(nèi)費(fèi)米面上的有效態(tài)密度的乘積成正比，那么隧穿磁電阻可表達(dá)為(2)式：

(2)

其中P1和P2分別兩個(gè)電極中費(fèi)米面上電子的自旋極化率. 如果使用相同的Heusler合金作為兩邊鐵磁層材料，P1=P2=P，則(2)式可化為(3)式：

(3)

因此，依照J(rèn)ulliere模型，我們可以知道P越大，TMR值也會(huì)越大，整個(gè)隧道異質(zhì)結(jié)自旋輸運(yùn)性能越好. 根據(jù)前面計(jì)算的P值，可得到Ti2NiAl/GaAs隧道異質(zhì)結(jié)的最高TMR為68.9%. 若考慮到界面失配和聲子散射等效應(yīng)，實(shí)際效率會(huì)略為降低.

圖3 界面為T(mén)iAl端面的合金Ti2NiAl(100)/GaAs異質(zhì)結(jié)的各層原子分波態(tài)密度Fig.3 Partial density of state (PDOS) for each layer atoms in alloy Ti2NiAl(100)/GaAs heterojunction with TiAl terminal face.

圖4 界面為T(mén)iNi端面的合金Ti2NiAl(100)/GaAs異質(zhì)結(jié)的各層原子分波態(tài)密度Fig.4 Partial density of state (PDOS) for each layer atoms in alloy Ti2NiAl(100)/GaAs heterojunction with TiNi terminal face.

4 小 結(jié)

基于密度泛函的第一性原理計(jì)算，我們研究了Ti2NiAl/GaAs異質(zhì)結(jié)界面的原子相互作用、磁性和自旋極化. 從Ti2NiAl表面原子和GaAs表面原子不同的結(jié)合，通過(guò)頂位和橋位連接形成了12種不同的界面結(jié)構(gòu). 計(jì)算結(jié)果顯示，每種不同的連接方式構(gòu)成的界面結(jié)構(gòu)，界面效應(yīng)對(duì)其都產(chǎn)生了不同程度的影響，造成界面原子磁矩的減小和半金屬性的破壞. 界面原子連接方式是頂位連接構(gòu)型，其界面原子的分波態(tài)密度的能量在經(jīng)過(guò)費(fèi)米面時(shí)，變化的幅度是相對(duì)較小的，但頂位結(jié)構(gòu)的變化幅度則較大. 造成12種結(jié)構(gòu)之間電子行為的差異，以及半金屬性的喪失都是由于界面效應(yīng)以及GaAs原子作用導(dǎo)致的. 在形成的所有異質(zhì)結(jié)構(gòu)中，TA-ATⅡ和TN-ATⅡ結(jié)構(gòu)具有最高為72%左右的自旋極化率，且其界面下第三層的分波態(tài)密度也最接近塊體. 因此，當(dāng)Heusler合金TiAl端面的Al原子或者TiNi端面的Ti原子位于A(yíng)s原子的頂位時(shí)，合金異質(zhì)結(jié)可以保留著約72%的自旋極化率，根據(jù)Julliere模型，可以最大實(shí)現(xiàn)68.9%的自旋電子遷移率，有望在隧穿磁阻中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值.