磁电子学器件应用原理

本文介绍几种重要的磁电子器件的基本结构和工作原理,包括巨磁电阻与隧穿磁电阻传感器、巨磁电阻隔离器、巨磁电阻与隧穿磁电阻硬盘读出磁头、磁电阻随机存取存储器、自旋转移磁化反转与微波振荡器。自旋晶体管作为未来磁电子学或自旋电子学时代的基本元素,目前大都还处在概念型阶段,本文也将对几种自旋晶体管的大致原理作简要介绍。     

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.     

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.     

磁电子学中的若干问题

本文综述了自旋极化输运过程中巡游电子的自旋极化、自旋相关的散射及自旋弛豫等三方面的内容；全面总结了铁磁金属的磁电阻效应（ＡＭＲ）、磁性金属多层膜和颗粒膜的巨磁电阻效应（ＧＭＲ）、氧化物铁磁体的特大磁电阻效应（ＣＭＲ）以及磁隧道结的巨大隧道电阻效应（ＴＭＲ）研究中具有代表性的实验结果及理论模型；简单介绍了新生的磁电子器件—磁电阻型随机存取存储器（ＭＲＡＭ）和全金属自旋晶体管的工作原理和工作过程。     

自旋极化的电流——2007年度诺贝尔物理学奖评述

2007年诺贝尔物理学奖授予法国物理学家阿尔贝·费尔(Albert Fert)和德国物理学家彼得·格伦贝格（Peter Grünberg）,以表彰他们发现了巨磁电阻（giant magnetoresistance, GMR）效应.这是在铁磁和非磁薄膜交替组成的人工超晶格中观察到的.GMR现象起源于载流子自旋与材料磁性的相互作用.该效应的应用革新了硬盘中读取数据的技术,使硬盘技术在过去十年得到飞速发展;另一方面,GMR效应的发现是新的自旋电子学的开端.通过电子自旋的量子效应,人们可以期待更多的发现和创新技术.     

自旋电子学和计算机硬件产业

1988年发现的巨磁电阻(GMR)效应,是基于自旋的新电子学的开始.文章介绍观察效应的物理基础,以及这些效应和材料在信息存储上的应用.GMR硬盘(HDD)已经形成了数十亿美元的工业;其后发现的室温隧道磁电阻(TMR)效应已用于制造新的磁随机存储器(MRAM),它正在开创另一个数十亿美元的工业.自旋电子学研究的物理对象是自旋向上和自旋向下的载流子,而传统半导体电子学的对象是电荷为正和电荷为负的载流子,即空穴和电子.电子自旋特性进入半导体电子学,为新的器件创造了机会.为了成功地将电子自旋结合到半导体微电子技术中去,需要解决磁性原子自旋极化状态的控制,以及自旋极化载流子电流的有效注入、传输、控制、操纵和检测.评述了基于电子自旋的新器件原理、新材料的探索以及自旋相干态的光学操纵.     

自旋电子学研究与进展

自旋电子学是最近几年在凝聚态物理中发展起来的新学科分支,它研究在固体中自旋自由度的有效控制和操纵,在金属和半导体中自旋极化、自旋动力学、自旋极化的输运和自旋电子检测.由于它在信息存储方面的重大应用前景,受到学术界和工业界的高度重视.文章扼要地介绍了自旋电子学发展的历程和发展中的最重要的发现.最近几年,最奇特的发现和最重要的应用莫过于巨磁电阻,薄膜领域纳米技术的迅速发展使巨磁电阻的应用变成可能.作为磁记录头它已使硬磁盘的记录密度提高到170Gbit/in2.动态随机存储器MRAM的研究已实现16Mbit的存储密度.     

自旋电子学和计算机硬件产业

1988年发现巨磁电阻（GMR）效应，是基于自旋的新电子学的开始。文章介绍观察效应的物理基础，以及这些效应和材料在信息存储上的应用。GMR硬盘（HDD）已经形成了数十亿美元的工业；其后发现的室温隧道磁电阻（TMR）效应已用于制造新关磁随机存储器（MRAM），它正在开创另一个数十亿美元的工业。自旋电子学研究的物理对象是自旋向上和自旋向下的载流子，而传统半导体电子学的对象是电荷为正和电荷为负的载流子，即空穴和电子。电子自旋特性进入半导体电子学，为新的器件创造了机会。为了成功地将电子自旋结合到半导体微电子技术中去，需要解决磁性原子自旋极化状态的控制，以及自旋极化载流子电流的有效注入、传输、控制、操纵和检测。评述了基于电子自旋的新器件原理、新材料的探索以及自旋相干态的光学操纵。     

磁电子学讲座 第七讲 自旋阀巨磁电阻效应及其应用

自旋阀巨磁电阻材料具有工作磁场小、灵敏度高、频率特性好、信噪比高等优点，成为新一代高密度读出磁头的首选材料，在计算机信息存贮和高灵敏传感器方面有着广阔的应用前景．     

自旋角动量转移效应的实验研究

近几年来,自旋角动量转移效应引起了人们越来越多的关注。这种效应会带来所谓的新一代电流驱动磁性存储或逻辑器件,例如运用自旋角动量转移效应进行数据写入的磁随机存储器、磁纳米线跑道存储器以及电流驱动的微波发生器等等。本文简单介绍了近几年国际上在自旋角动量转移效应实验研究方面的一些重要成果。     

高温超导体角分辨光电子能谱研究及新进展

本文较详细地评述了高温超导体角分辨光电子能谱研究的所有主要方面的成就及最新进展。所涉及的主题有：角分辨光电子能谱基础知识,费米面的角分辨光电子能谱研究,超导能隙及对称性研究,赝能隙问题的角分辨光电子能谱研究,高温超导体的角分辨光电子能谱谱线形分析,近节点区域准粒子的色散行为,双层能带劈裂。所涉及的材料不仅有最广泛研究的Bi2212,还包括Bi2201,Bi2223,La-214,Y-123乃至电子型掺杂的超导体。所引用的文献特别注意了从新一代高能量、动量分辨的能量分析器得到的系统、深入的工作。     

凝聚态物理与量子力学

文章扼要地回顾了量子力学在奠定凝聚态物理基础中所起的关键作用;并讨论了当今凝聚态物理发展的主要动向;进而阐明了为何凝聚态物理,不论在基础研究,还是促进技术发展,抑或推动学科交叉方面,尚大有可为。     

一些典型的软物质物理中的非平衡自组织现象

在软物质物理中经常有自组织(self-organization)现象发生.这一现象通常在非平衡的过程中产生,并生成非常美丽和有趣的图案与结构.具体例子包括胶体颗粒的扩散限制凝聚(diffusion limited aggregation,DLA),Hele-Shaw盒中产生的流体分形结构,凝胶的形成(gelation),生物体自组织聚集,以及颗粒类物质(granular material)运动产生的规则图案等.这些现象在软物质物理研究中产生了很多重要结果.文章以比较浅显的文字介绍这些软物质物理中的非平衡自组织现象.     

Device implications of spin-transfer torques

This article examines spin-transfer torques from the perspective of three technological applications: hard disk drives, magnetic random access memory (MRAM), and current-tunable high-frequency oscillators. In hard disk drives, spin-transfer torques are a source of noise, and we discuss the implications spin-transfer noise will have on future sensor designs. For MRAM, we evaluate the feasibility of spin-transfer-driven switching. Finally, we discuss the possibility of GHz communication applications enabled by nanoscale spin-transfer oscillators.     

声子学：用热处理信息和智能控制热流的新型科学和技术

文章回顾了微观体系中热流控制研究的理论和实验发展,着重介绍了近年来通过利用非线性材料中能谱随温度变化的特性控制热流的最新研究进展.研究表明,热二极管、热三极管和热逻辑门等微观尺度热控制器件模型都是可行的.在理论上人们不仅可以对声子产生的热流进行整流、开关及调整,而且还可以用热来完成基本的逻辑运算.相关研究在环保节能方面也将得到广泛应用.     

Did Günter Nimtz discover tachyons?

It is argued that in the famous G. Nimtz experiment tachyons were produced and annihilated. We base our considerations on the new version of Special Relativity elaborated recently by one of the authors.     

La2CuO4型超导体中电荷有序行为的超声衰减特性研究

本文系统研究了La2CuO4型超导体中电荷有序行为相关的超声衰减特性。在La1．88-y，NdySr0．12CuO4系列样品中观察到由于动态及静态的电荷条纹与晶格之间耦合而导致的超声声速和衰减异常。不同磁场下La1.88Sr0.12-xBaxCuO4系列样品的超声衰减特性表明x≤0．04的样品中存在局域的电荷条纹有序，外加磁场压制超导电性后能够导致局域电荷条纹序的增强。实验结果表明电声子相互作用在铜氧化物超导体的电荷有序现象中扮演着重要的角色。