面内形状各向异性能对自旋转矩振荡器零场振荡特性的影响

利用Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski方程, 在理论上研究了由磁矩垂直于膜面的自由层和磁矩平行于膜面的极化层组成的自旋转矩振荡器的振荡特性. 数值结果表明面内的形状各向异性能, 可以使自旋转矩振荡器在无磁场情形下产生自激振荡. 此特性可以用能量平衡方程解释, 即面内形状各向异性能可以导致系统中自旋转矩提供的能量与阻尼过程所消耗的能量之间的平衡. 特别是, 面内的形状各向异性能越大, 自旋转矩振荡器的可操控电流范围越大, 并且产生微波信号的频率越大, 但其阈值电流几乎不变.     

自旋轨道矩协助自旋转移矩驱动磁化强度翻转

以磁隧道结/重金属层组成的三端口磁隧道结为理论模型,通过对包含自旋转移矩和自旋轨道矩的Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG)方程做线性化稳定性分析,研究了自旋轨道矩协助自旋转移矩驱动的磁化强度翻转.发现在自旋轨道矩协助下,磁矩的翻转时间极大减小,翻转时间随自旋轨道矩电流密度的增大而减小,且自旋转移矩和自旋轨道矩的结合可实现零磁场的磁化翻转.另外,相比自旋轨道矩的类阻尼项,类场项在磁化强度的翻转中起着主导作用,且自旋轨道矩类场项的出现也可以减小磁化强度的翻转时间,磁化强度翻转时间随自旋轨道矩类场项强度的增大而减小.     

自旋转移矩效应激发的非线性磁化动力学

本文基于宏观磁矩(macrospin)的Landau-Lifshitz-Gilbert方程,模拟研究了磁性自旋阀结构中由垂直膜面流向的自旋极化电流所激发的磁化转动动力学特性.直流自旋极化电流借助自旋转移矩效应可驱动磁矩翻转或作周期性振荡,交流电可以激发出具有混沌行为的磁矩振荡.展示了磁矩振荡行为随电流强度变化而发生倍周期分岔、直至混沌振荡的行为规律. 关键词： 自旋转移矩效应 微磁模拟 磁性自旋阀 混沌     

周期场作用下自旋的主方程及其稳定态

用Robertson理论推导一个在纵磁场和横周期场作用下的自旋的运动方程。得到了阻尼和自旋稳定态对外场强度、频率及与热库的耦合系数的依赖关系。讨论了自旋稳定态的结构及其形成原因。 关键词：     

谐振腔链色散关系及场分布的解析研究

从圆柱坐标系下的Borgnis位函数的齐次标量Helmholtz方程出发,引入慢波驻波概念及其场 表达式,利用Borgnis位函数的边界条件及相邻子区公共界面上的场匹配条件,导出了整腔 结尾的谐振腔链内角向均匀TM模的色散关系及场分布的解析表达式.运用该解析法对实际器 件——四腔渡越管振荡器进行了求解,求得的谐振频率与实验中测得的微波频率一致,求得 的场分布与数值法得到的场分布十分符合. 关键词： 谐振腔链 色散关系 场分布 解析法     

应力调制的自旋转矩临界电流

自旋转矩临界电流过大的问题长期以来一直为人们所关注.本文提出,可以通过引入面外应力即引入应力各向异性场来降低退磁场,从而降低自旋转矩的临界电流.本文采用四分量分布式自旋电路模型计算了横向自旋阀由注入端输运到探测端(自由层)的极化电流大小.利用Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski方程数值研究了存在应力时,横向自旋阀中自旋转矩引起的自由层磁矩翻转的性质.结果表明,适当选择应力方向可使面外退磁场得到有效补偿,从而显著降低自旋转矩临界电流.另外,随着应力提高和退磁场的减小,磁矩翻转时间也大大减小.     

零阶Bessel驻波场中任意粒子声辐射力和力矩的Born近似

声辐射力和声辐射力矩的计算是实现粒子精准操控的重要基础.基于经典声散射理论的偏波级数展开法较难直接用于复杂模型的研究,而纯数值的方法则不利于进行系统的参数化分析.基于Born近似的基本原理,推导了低频情况下零阶Bessel驻波场中心任意粒子的声辐射力和力矩表达式.在此基础上,以球形粒子、椭球形粒子和柱形粒子为例进行详细地计算,并考虑声参数的非均匀性对声辐射力和力矩的影响.仿真结果表明,在低频范围内Born近似具有很高的精度,随着频率的增加和粒子与流体的阻抗匹配变差,Born近似的精度逐渐下降.对于倾斜放置于零阶Bessel驻波场中的椭球形粒子和柱形粒子,非对称性会导致其受到声辐射力矩的作用.在粒子尺寸远小于波长的情况下,声辐射力特性与粒子的具体形状几乎无关,但声辐射力矩不然.最后,引入周围流体的黏滞效应并对声辐射力的表达式进行了修正.该研究预期可以为生物医学、材料科学等领域利用驻波场声镊子实现微小粒子的精准操控提供一定的理论指导.     

正常金属—超导金属超晶格上临界场各向异性

在本文中,我们利用线性化 Gorkov 方程计算了正常金属-超导金属超晶格上临界场的各向异性,并细致讨论了各向异性的原因.我们发现尺寸效应将会导致上临界场出现三维行为——二维行为——三维行为的渡越现象.     

三腔渡越管振荡器高频结构的解析研究

 从圆柱坐标系下Borgnis位函数的齐次标量Helmholtz方程出发,引入慢波驻波概念及其场表达式,利用Borgnis位函数的边界条件及相邻子区公共界面上的场匹配条件,导出了三腔渡越管振荡器内角向均匀TM模的色散关系及场分布的解析表达式。运用该解析法求得三腔渡越管振荡器的谐振频率与实验中测得的微波频率一致,求得的场分布与数值法得到的场分布十分吻合。     

MnFe2O4晶体的基态能级和零场分裂参量

由不可约张量理论构成一个3d4/3d6离子三角(C3V)对称的晶体场和自旋-轨道相互作用哈密顿矩阵,由这个晶体场和自旋-轨道相互作用哈密顿矩阵被完全对角化后能够求出MnFe2O4晶体中的Fe2+离子的电子顺磁共振零场分裂参量D和F-a,计算了低自旋态(3L态)对电子顺磁共振零场分裂参量(D,F-a)的贡献.结果显示低自旋3L态对电子顺磁共振的零场分裂参量的贡献是较强的.理论计算的结果与实验值是相符的.     

自旋霍尔纳米振荡器的非线性动力学及其应用

自旋霍尔纳米振荡器利用电流产生的自旋轨道力矩驱动磁性薄膜中磁矩进行高频进动,能在微纳尺度下实现全电学调控的相干自旋波和微波信号,是一类新型的纳米自旋电子学器件,在信息存储、处理和通信方面具有广泛的应用前景。基于强自旋轨道矩效应,人们近期在各类铁 磁/非磁重金属构成的双层薄膜结构中,已实现了多种不同自旋波模式的电学激发和调控,并对 其复杂的非线性动力学特性进行了深入的探究。基于这些前期的研究结果与最新的进展,我们在 本综述中对“对三角”结构的纳米间隙型、“蝴蝶结”型、纳米线型、垂直纳米点接触型以及阵 列等具有各类器件结构的自旋霍尔纳米振荡器所体现出来的丰富非线性动力学特性进行了详细讨 论与归纳,并对其在新型低能耗量子磁振子自旋器件和非冯诺依曼架构的自旋型人工神经网络计 算方面的潜在应用也进行了探讨。     

GeFe2O4晶体的基态能级和零场分裂参量

GeFe₂O₄是一种单晶化合物，考虑到由3个〈111〉方向之一的一个 轴，从一个中心位置 到另一个中心位置之间，以Fe²⁺离子为中心离子和O^2-为配体构 成了三角（C 3v）对称体系.利用不可约张量理论，建立了3d⁴/3d⁶离子三角（C3 v）对称的晶体场和 自旋相互作用哈密顿矩阵，因此，由完全对角化的晶体场和自旋-轨道相互作用哈密顿矩阵 和电子顺磁共振理论公式求出单晶GeFe₂O₄中Fe²⁺离子 的电子顺磁共振零场分 裂参量D和F-a.并研究了自旋三重态对电子顺磁共振（EPR）零场分裂的贡献.结果显示自旋 三重态对基态零场分裂的贡献是较强的，理论计算结果与实验值相符. 关键词： 自旋三重态 晶体场 低自旋态 高自旋态 零场分裂     

GeFe2O4晶体的基态能级和零场分裂参量

GeFe2O4是一种单晶化合物,考虑到由3个〈111〉方向之一的一个轴,从一个中心位置到另一个中心位置之间,以Fe2+离子为中心离子和O2-为配体构成了三角(C3v)对称体系.利用不可约张量理论,建立了3d4/3d6离子三角(C3v)对称的晶体场和自旋相互作用哈密顿矩阵,因此,由完全对角化的晶体场和自旋-轨道相互作用哈密顿矩阵和电子顺磁共振理论公式求出单晶GeFe2O4中Fe2+离子的电子顺磁共振零场分裂参量D和F-a.并研究了自旋三重态对电子顺磁共振(EPR)零场分裂的贡献.结果显示自旋三重态对基态零场分裂的贡献是较强的,理论计算结果与实验值相符.     

CsNiCl3晶体的光谱精细结构、零场分裂参量及Jahn-Teller效应

应用不可约张量理论构造了三角对称晶场中3d2/3d8态离子的45阶可完全对角化的微扰哈密顿矩阵,研究了CsNiCl3晶体的光谱精细结构、晶体结构、零场分裂参量、Jahn-Telller效应以及自旋单重态对Ni2+离子基态能级的影响,理论与实验相符合.在此基础上,进一步研究了以前工作中被忽略的自旋-自旋耦合作用和Trees修正对CsNiCl3晶体的光谱精细结构和零场分裂参量的影响,发现有四种机理会影响零场分裂参量:1)自旋-轨道耦合机理,2)自旋-自旋耦合机理;3)自旋-轨道与自旋-自旋联合耦合机理;4)自旋-轨道与Trees修正联合耦合机理,其中自旋-轨道耦合机理是最主要的,其他三种机理也是不可忽略的.     

共沉淀法制备纳米多晶La2／3Sr1／3MnO3及其低场磁电阻性质

利用共沉淀法制备了纳米多晶La2/3Sr1/3MnO3粉体,并研究了相应烧结陶瓷的相结构、显微形貌、电性质以及磁电阻效应.样品中存在高密的晶界,对电子的疏运过程产生明显的散射作用,从而使得样品具有较大的电阻值,并且只有当烧结温度大于800℃时才出现金属绝缘体温度相变.样品的磁电阻是低场磁电阻效应,源于晶界处电子的自旋极化隧穿.烧结温度越低的样品,其磁电阻越大.     

CsNiCl3晶体的光谱精细结构、零场分裂参量及Jahn-Teller效应

应用不可约张量理论构造了三角对称晶场中3d²/3d⁸态离子的45阶可完全对角化的微扰哈密顿矩阵，研究了CsNiCl₃晶体的光谱精细结构、晶体结构、零场分裂参量、Jahn-Telller效应以及自旋单重态对Ni²⁺离子基态能级的影响，理论与实验相符合.在此基础上，进一步研究了以前工作中被忽略的自旋-自旋耦合作用和Trees修正对CsNiCl₃晶体的光谱精细结构和零场分裂参量的影响，发现有四种机理会影响零场分裂参量：1)自旋-轨道耦合机理，2)自旋-自旋耦合机理；3)自旋-轨道与自旋-自旋联合耦合机理；4)自旋-轨道与Trees修正联合耦合机理，其中自旋-轨道耦合机理是最主要的，其他三种机理也是不可忽略的. 关键词： 基态能级 精细结构 零场分裂 自旋-自旋耦合     

Ni2+：CsMgCl3晶体的光谱精细结构、零场分裂参量及Jahn-Teller效应

应用不可约张量理论构造了三角对称晶场中3d2/3d8态离子的45阶可完全对角化的微扰哈密顿矩阵,研究了CsNiCl3单晶掺入CsMgCl3晶体后光谱精细结构、晶体结构、零场分裂参量、Jahn-Teller效应以及自旋单重态对Ni2+离子基态能级的影响,理论与实验相符合.研究了自旋-自旋耦合作用和Trees修正对Ni2+:CsMgCl3晶体的光谱精细结构和零场分裂参量的影响,发现有五种机理会影响零场分裂参量:(1)自旋-轨道耦合机理;(2)自旋-自旋耦合机理;(3)自旋-轨道与自旋-自旋联合耦合机理;(4)自旋-轨道与Trees修正联合耦合机理,(5)自旋-自旋作用与Trees联合耦合机理.其中自旋-轨道耦合机理是最主要的,其它几种机理也是不可忽略的.     

ZnS:Cr2+中局域晶格结构和自旋单态对零场分裂参量的贡献

在统一配体场耦合图像的基础上,构造了d⁴电子组态过渡金属离子在强场图像下包括所有自旋状态的210×210维完全能量矩阵.通过对角化完全能量矩阵,研究了Cr²⁺掺杂ZnS的局域晶格结构和Jahn-Teller能.理论计算结果与实验值符合非常好.同时,还研究了Cr²⁺掺杂ZnS后体系自旋单态对零场分裂参量的贡献.结果表明:自旋单态对二阶零场分裂参量D的贡献可以忽略,但是对于四阶零场分裂参量a和F的贡献却 关键词： 2+')" href="#">ZnS:Cr²⁺ 统一配体场耦合 自旋单态 Jahn-Teller能     

Ni~(2 )∶CsMgCl_3晶体的光谱精细结构、零场分裂参量及Jahn-Teller效应

应用不可约张量理论构造了三角对称晶场中3d2/3d8态离子的45阶可完全对角化的微扰哈密顿矩阵,研究了CsNiCl3单晶掺入Cs MgCl3晶体后光谱精细结构、晶体结构、零场分裂参量、Jahn-Teller效应以及自旋单重态对Ni2 离子基态能级的影响,理论与实验相符合.研究了自旋-自旋耦合作用和Trees修正对Ni2 :Cs MgCl3晶体的光谱精细结构和零场分裂参量的影响,发现有五种机理会影响零场分裂参量:(1)自旋-轨道耦合机理;(2)自旋-自旋耦合机理;(3)自旋-轨道与自旋-自旋联合耦合机理;(4)自旋-轨道与Trees修正联合耦合机理,(5)自旋-自旋作用与Trees联合耦合机理.其中自旋-轨道耦合机理是最主要的,其它几种机理也是不可忽略的.     

原子与频率随时间变化场相互作用系统中场熵的演化

利用多光子Jaynes-Cummings模型,考虑场频率随时间以正弦函数形式作小量变化,在旋波近似下,研究了二能级原子通过多光子跃迁与单模辐射场相互作用系统中场熵的演化规律.利用数值计算方法给出场熵随时间的演化曲线.研究结果表明:场熵的演化受场频率随时间正弦函数形式变化的调制,场频率振荡的幅值u越大调制作用越强,在场频率振荡的幅值u大于一定值后,场熵将按场频率周期性的变化规律作周期性振荡.