有机自旋阀的磁电阻性质研究

考虑到有机半导体中极化子和双极化子特殊的电荷-自旋关系,从自旋扩散方程和欧姆定律出发,理论研究了"铁磁/有机半导体/铁磁"有机自旋阀结构中的磁电阻性质.计算发现,磁电阻在数值上随有机半导体层中极化子比率的增加而增大,随有机半导体层厚度的增加而迅速减小.同时发现自旋相关界面电阻能在很大程度上提高系统的磁电阻.讨论了铁磁层和有机半导体电导率比率、铁磁层极化率等对系统磁电阻性质的影响. 关键词： 磁电阻 有机自旋电子学 极化子     

磁子学中的拓扑物态与量子效应

近年来,随着物联网、云计算、大数据以及人工智能等新兴技术的快速发展,人们对计算能力的要求越来越高.传统半导体器件在小型化、节能和散热等方面面临着巨大的挑战,因此亟需寻找一种全新的信息载体代替电子进行信息传输与处理.自旋波是磁矩进动的集体激发,其量子化的准粒子称为磁子.磁子的传播不依赖于传导电子的运动,因此不会产生焦耳热,能够克服日益显著的器件发热问题,因此磁子器件在低功耗信息存储与计算领域具有重要的应用前景.本文介绍磁子学近年来的一些重要研究进展,主要包括自旋波的手性传播,自旋波与磁孤子非线性散射导致的磁子频率梳,磁孤子的拓扑边界态和高阶角态,以及磁子量子态、基于磁子的混合量子体系和腔磁子学.最后,对磁子学的未来发展趋势及其前景进行分析与展望.     

光格中玻色-爱因斯坦凝聚的自旋磁子和自旋波

研究了一维光格中旋量玻色—爱因斯坦凝聚体的自旋磁子和自旋波。求出了自旋磁子和自发磁化强度。用经典方法求得了均匀体系的自旋波和能级以及激光调制下的自旋波和能级。特别是在连续极限近似下,求得了马丢函数波及其能级。     

光格中玻色-爱因斯坦凝聚的自旋磁子和自旋波

研究了一维光格中旋量玻色—爱因斯坦凝聚体的自旋磁子和自旋波。求出了自旋磁子和自发磁化强度。用经典方法求得了均匀体系的自旋波和能级以及激光调制下的自旋波和能级。特别是在连续极限近似下,求得了马丢函数波及其能级。     

光格中玻色-爱因斯坦凝聚的自旋磁子和自旋波北大核心CSCD

研究了一维光格中旋量玻色—爱因斯坦凝聚体的自旋磁子和自旋波.求出了自旋磁子和自发磁化强度.用经典方法求得了均匀体系的自旋波和能级以及激光调制下的自旋波和能级.特别是在连续极限近似下,求得了马丢函数波及其能级.     

自旋电子学材料、物理和器件设计原理的研究进展

文章介绍了作者所在实验室在巨磁电阻(GMR)、隧穿磁电阻(TMR)、庞磁电阻(CMR)和反铁磁钉扎薄膜材料以及单晶金属氧化物、高自旋极化率材料、P-N异质结和纳米环磁随机存储器原理型演示器件设计等研究方面取得的一些重要研究成果和进展.例如:在Al-O势垒磁性隧道结材料体系里,获得室温磁电阻超过80%的国际最好结果;获得两种高性能层状反铁磁钉扎材料体系;发现具有大的电致电阻效应的CMR薄膜材料,并可期望用于电流直接进行磁信息写和读操作的磁存储介质;发现双势垒磁性隧道结中的量子阱态共振隧穿和磁电阻振荡效应,以及纳米器件体系中自旋翻转长度的观测新方法,可用于新型自旋电子学材料及相关器件的人工辅助设计;利用电子自旋共振谱探测和研究了金属氧化物的微观自旋结构和各向异性;在[CoFe/Pt]n磁性金属多层膜中,观测到超高灵敏度的反常霍尔效应;利用纳米环状磁性隧道结作为存储单元,研制出一种新型纳米环磁随机存储器MRAM原理型演示器件.     

磁子转矩翻转磁矩研究

磁子是自旋波量子化的准粒子。磁子具有在绝缘磁性材料中无热耗散、低阻尼、长距离传输自旋的优势,避免了因电荷流动而产生焦耳热,可以克服日益显著的器件发热问题,因此磁子器件在低功耗信息存储与计算领域具有潜在应用前景。文章首先介绍了自旋波和磁子的概念,磁子具有的优势和研究价值;然后总结了磁子在铁磁和反铁磁绝缘体中输运以及新型磁子器件方面的最新研究结果;最后详细介绍了室温下实现磁子转矩驱动磁矩翻转的最新研究工作。这些工作对发展磁子学,实现低功耗、高速磁子型器件及应用具有较为重要的现实意义。     

自旋阀中的各向异性磁电阻效应

采用平面霍尔效应测量方法，对Ta(8nm)/NiFe(7nm)/Cu(24nm)/NiFe(44nm)/FeMn(14nm)/Ta(6nm)自旋阀多层膜进行了研究.结果表明，在样品中存在着自由层和被钉扎层之间的各向异性磁电阻的“混合”效应.与通常所采用的磁电阻测量方法相结合，平面霍尔效应的测 量可以给出自旋阀中各向异性磁电阻以及自由层和被钉扎层的磁矩随外场变化的更多信息. 关键词： 自旋阀 各向异性磁电阻 平面霍尔效应     

退火对FeMn钉扎自旋阀性质的影响

通过对退火后FeMn钉扎自旋阀磁性的研究表明,真空退火对自旋阀的性质有影响.低于200℃的退火能有效的提高钉扎场;退火温度高于200℃时,自旋阀的钉扎场要下降,其他性能也恶化;在300℃时,钉扎场降为零,giantmagnetoresistance(GMR)现象消失.俄歇电子能谱仪(AES)的结果表明,在自旋阀多层膜中存在着晶界扩散 关键词： 真空退火 自旋阀 晶界扩散     

Bi对自旋阀钉扎场的影响及机理

实验发现将Bi插入自旋阀多层膜TaNiFeCuBi(x)NiFeFeMn中可以显著地提高自旋阀的钉扎场Hex.采用XPS对Cu,Bi元素的分布情况进行了研究,发现Bi的插入明显抑制了Cu原子在自旋阀的制备过程中在NiFeFeMn界面的偏聚.进一步研究表明:自旋阀钉扎层NiFeFeMn界面中,Cu原子的存在是导致自旋阀Hex小于TaNiFeFeMn多层膜Hex的主要原因. 关键词： 自旋阀 钉扎场 交换各向异性 表面活化剂     

具有倾斜极化层的自旋阀结构中磁翻转以及磁振荡模式的微磁模拟

基于自由层与钉扎层均为垂直磁各向异性的自旋阀结构,采用微磁学模拟与傅里叶分析相结合的技术,研究了极化层磁矩小角度倾斜情形下自由层磁矩的进动翻转特性.通过沿样品垂直膜面方向同时施加电流与磁场,观察到自由层磁矩垂直膜面方向分量的平均值随磁场的演化翻转曲线中出现了多个凹槽.模拟研究结果表明:在一定的电流范围内,凹槽出现的位置与电流大小无关;而在固定的应用电流下,凹槽出现的位置将会受到样品厚度的影响;在凹槽区域内,非一致进动模式、自旋驻波模式、局域自旋波模式等多种磁振荡模式被激发.通过傅里叶分析,得到了各种磁振荡模式的频谱,频谱中的频率分布体现出了倍频以及间谐波的频率特性.     

自旋注入有机物的扩散理论

根据自旋注入半导体的相关理论， 考虑到有机体内可能同时含有带自旋的单极化子和不带自旋的双极化子两种载流子，从扩散 理论和欧姆定律出发，建立了自旋注入有机体的唯象模型.通过计算发现，适当选择铁磁层极化率或两层的电导率可以使得有机层内电流具有高的自旋极化.进一步研究了单极化子浓度等因素对注入电流极化的影响. 关键词： 自旋电子学 自旋注入 有机聚合物 极化子     

一维自旋1/2电子系统的单杂质散射研究

应用高斯波泛函方法，研究了单个局域杂质对一维自旋1/2传导电子的散射问题．研究结果表明，双粒子散射与单粒子散射具有同样的重要性．由于这两种散射机制相互竞争，形成了拉亭格液体中电荷密度波和自旋密度波的各自的重整化质量．随着这些质量的消失，在参量空间中出现了相界，在不同相区中系统呈现不同的动力学行为 关键词：     

磁量子结构中二维自旋电子的隧穿输运

研究了零偏压和偏置电压作用下磁量子结构中自旋电子的隧穿输运性质. 结果表明电子自旋 输运的性质不仅取决于磁量子结构的构型、入射电子的能量和波矢, 而且取决于偏置电压. 在零偏压下, 由等同的磁垒磁阱构成的磁量子结构不具有自旋过滤的特点, 而由不等同的磁 垒磁阱构成的磁量子结构却具有较好的自旋过滤特点. 偏置电压极大地改变了磁量子结构中 电子的极化程度, 使得电子隧穿等同的磁垒磁阱构成的磁量子结构的输运性质也显著地依赖 于电子的自旋指向. 关键词： 磁量子结构 自旋电子 隧穿输运 自旋极化     

椭圆纳米盘中磁涡旋结构的方位角自旋波模式

本文针对坡莫合金椭圆形盘中的磁涡旋结构, 采用微磁学模拟与傅里叶分析相结合的技术研究了磁涡旋自旋波的本征激发模式. 通过沿样品短轴方向施加一面内方向的脉冲磁场, 观察到一系列方位角自旋波模式. 观察到的自旋波模式具有两重对称性, 可以通过C₂群理论来进行类型的划分. 此外, 自旋波模式的频率随着方位角指标的变化而线性增加. 模拟结果显示样品的平均交换能量密度明显的高于平均静磁能量密度; 局域交换能量密度主要集中在涡核初始位置, 而局域静磁能量密度主要分布在长轴附近. 交换作用对受限于铁磁薄膜椭圆盘中的单个涡旋态的能量要起主导作用, 从而导致方位角自旋波模式频率随着方位角指标的增加而增加.     

铁磁/反铁磁双层薄膜自旋波共振谱

本文在一维海森堡模型的基础上,采用界面参数化方法,研究了铁磁/反铁磁双层薄膜中自旋波低温激发问题．重点讨论了表面各向异性对薄膜中自旋波共振谱的影响．结果表明：体系中的自旋波本征模存在共振行为,表面各向异性场对体模、完全禁闭模的共振谱影响较大,对界面模没有影响．     

嵌入不同耦合强度的串联双量子点铁磁臂系统中的自旋反转输运

采用slave-boson平均场近似方法,通过对嵌入不同耦合强度的串联双量子点铁磁臂系统中的自旋反转输运这一问题的研究,发现无论双量子点系统处于弱耦合还是强耦合状态,Kondo共振峰都会出现不同结构的分裂,这主要是由于自旋反转作用改变了量子点的能级以及量子点间的耦合使得Kondo共振峰发生分裂。这些新奇的分裂现象使得这一双量子点系统的物理特性更有意义,它们将有助于解释自旋电子学中的电子强关联问题。     

N—N相互作用中自旋轨道耦合力的夸克模型

在夸克-夸克相互作用中考虑了单胶子交换的自旋轨道耦合力、由禁闭势导出的自旋轨道耦合力、由手征场σ交换提供的自旋轨道耦合力以及由双胶子交换提供的自旋轨道耦合力,从而可以统一地解释重子谱中的自旋轨道耦合效应及N-N散射中的各个分波的相移.     

铁磁/反铁磁双层薄膜自旋波共振谱

本文在一维海森堡模型的基础上,采用界面参数化方法,研究了铁磁/反铁磁双层薄膜中自旋波低温激发问题．重点讨论了表面各向异性对薄膜中自旋波共振谱的影响．结果表明：体系中的自旋波本征模存在共振行为,表面各向异性场对体模、完全禁闭模的共振谱影响较大,对界面模没有影响．     

二维磁振子晶体中线缺陷模的性质及其应用

在超原胞近似下, 利用平面波展开法数值计算了含线缺陷结构的二维磁振子晶体带结构及缺陷模的磁化强度场分布. 研究结果表明, 线缺陷结构的引入会在禁带中产生一个小范围的通带, 即产生线缺陷模. 该模式的存在可使自旋波沿着线缺陷结构的方向传播, 利用此性质含线缺陷结构的二维磁振子晶体材料可作为自旋波导波器件的制作材料. 关键词： 磁振子晶体 线缺陷 波导