自旋電子學(xué)

內(nèi)容概要

《自旋電子學(xué)》由十余位國內(nèi)對自旋電子學(xué)前沿有研究經(jīng)驗的著名學(xué)者撰寫，共10 章. 較深入地論述了自旋電子學(xué)的主要內(nèi)容、形成與展望，兼顧理論、實驗和應(yīng)用. 包括，多層膜與顆粒體系的磁性和巨磁電阻; 磁性隧道結(jié), 特別是最新發(fā)展的MgO 單晶隧道結(jié)的結(jié)構(gòu)、理論和應(yīng)用; 龐磁電阻材料的理論、實驗與應(yīng)用; 稀磁半導(dǎo)體的磁性、磁輸運等以及相關(guān)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)和自旋注入等研究; 磁電阻理論, 包括鐵磁金屬的散射理論、界面效應(yīng)和介觀體系中的磁電電路理論; 鐵磁/反鐵磁界面的交換偏置在器件中的作用和基本性能, 主要的實驗研究和理論模型; 自旋動量矩轉(zhuǎn)移效應(yīng)、電流引起磁化的原理和在自旋閥、隧道結(jié)、鐵磁體-量子點耦合等系統(tǒng)中的研究, 自旋動量矩轉(zhuǎn)移引起的磁疇轉(zhuǎn)動、疇壁位移、自旋波激發(fā)、自旋泵浦、自旋流等的原理和應(yīng)用, 電流引起磁化與傳統(tǒng)的磁場引起磁化的比較; 自旋電子學(xué)的應(yīng)用及代表性的器件, 包括傳感器、讀出頭、磁電阻隨機存儲器以及自旋晶體管等.

作者簡介

翟宏如, 南京大學(xué)教授、博導(dǎo). 1955 年參與在國內(nèi)大學(xué)建立磁學(xué)專業(yè). 講授鐵
磁學(xué)和固體磁性50 年. 曾在國內(nèi)和8 個國外大學(xué)或研究所講授固體磁性等講座或
建立科研合作. 在磁學(xué)和自旋電子學(xué)多個領(lǐng)域開展研究, 發(fā)表論文近400 篇. 參與
寫作2 本專著. 共獲獎9 個.

書籍目錄

序
第1章 自旋電子學(xué)的形成與發(fā)展
第2章 顆粒體系中的磁電阻效應(yīng)
第3章 磁性隧道結(jié)及其隧穿磁電阻效應(yīng)和器件的應(yīng)用
第4章 龐磁電阻材料
第5章 稀磁半導(dǎo)體的研究進展
第6章 磁電阻理論
第7章 交換偏置
第8章 自旋角動量轉(zhuǎn)移效應(yīng)
第9章 自旋動量矩轉(zhuǎn)移矩對傳統(tǒng)技術(shù)磁化的發(fā)展
第10章 磁電子學(xué)器件應(yīng)用原理
彩圖

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   3.6單晶磁性隧道結(jié)的第一性原理計算和研究方法 自旋電子學(xué)的發(fā)展是由實驗技術(shù)的不斷發(fā)展、材料制各的不斷完善、新奇實驗現(xiàn)象的不斷發(fā)現(xiàn)和精確的物理理論研究及闡明同時驅(qū)動的。特別是磁性隧道結(jié)的發(fā)展歷程充分體現(xiàn)了實驗和理論研究的相輔相成和相互促進的互動關(guān)系。在實際的納米材料和器件中，通過計算模擬，可以讓我們更深入地了解這些材料的物理本質(zhì)，從理論的角度指導(dǎo)和深入研究實驗中觀測到的新奇量子自旋和磁電阻現(xiàn)象。在單晶MgO（001）勢壘隧道結(jié)獲得巨大隧穿磁電阻之前，實驗室和工業(yè)應(yīng)用上普遍以非晶AI—0薄膜材料作為隧道結(jié)勢壘。非晶Al—O勢壘隧道結(jié)中的隧穿現(xiàn)象，通常用Julli6re唯象模型等機制就可以較好地描述[1]。但在單晶的自旋相關(guān)輸運體系里，不同的Bloch態(tài)隧穿性質(zhì)不同，簡單的自由電子模型不再適用[277]。因此，基于第一性原理計算方法的磁性隧道結(jié)材料體系的電子結(jié)構(gòu)（能帶結(jié)構(gòu)）研究，對揭示隧穿磁電阻效應(yīng)的物理本質(zhì)是至關(guān)重要的。 在局域自旋密度近似（local spin density approximation，LSDA）下基于密度泛函理論（density function theory，DFT）的第一性原理計算方法，為精確描述磁性隧道結(jié)中的自旋相關(guān)隧穿現(xiàn)象提供了可靠依據(jù)。相對簡單模型和唯象理論（如Julliere模型等），第一性原理方法的主要優(yōu)勢在于對材料電子結(jié)構(gòu)_的準(zhǔn)確描述，包括鐵磁電極中電子態(tài)的自旋極化性質(zhì)、電極和勢壘界面局域態(tài)以及絕緣勢壘中的漸失態(tài)fevanescent state）。這里主要圍繞單晶磁性隧道結(jié)的隧穿性質(zhì)的計算來介紹其中一種具有代表性的計算方法：Layer Korringa—Kohn—Rostoker fLKKR）第一性廁里方法[6，291]。 早期MacLaren等利用LKKR方法對Fe／ZnSe／Fe（100）磁性隧道結(jié)進行了電子結(jié)構(gòu)和輸運性質(zhì)的計算[291】，發(fā)現(xiàn)隨著勢壘厚度的增加，電導(dǎo)的自旋不對稱性有極大的提升。在費米能級附近，多子（自旋向上的電子）和少子（自旋向下的電子）通道的不同對稱性的Bloch電子態(tài)，在隧穿通過勢壘時的概率不同。具有S和P軌道成分的Bloeh電子在勢壘中的隧穿概率通常要比只有d軌道成分的Bloch電子高很多。例如，F(xiàn)e（100）電極中多子的△1能帶，由于具有S和P軌道電子的貢獻，能夠有效透過ZnSe勢壘層，對隧穿電導(dǎo)的貢獻最大。而對少子通道，在費米能級附近沒有△1能帶，因此少子通道的隧穿電導(dǎo)與多子通道的隧穿電導(dǎo)相比要小幾個數(shù)量級。MacLaren等同時指出，這種不對稱性與電極材料的晶向有密切關(guān)系。

編輯推薦

《現(xiàn)代物理基礎(chǔ)叢書49:自旋電子學(xué)》適用于從事物理和自旋電子學(xué)領(lǐng)域?qū)W習(xí)和研究的大學(xué)本科高年級學(xué)生、研究生、教師、工程師和相關(guān)的科研教學(xué)工作者。

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