磁电子学讲座 第八讲 磁电子学——一门新型交叉学科

简要介绍磁电子学的基本概念、研究对象、应用背景．重点介绍自旋极化电子在人工结构材料中的一些特殊输运性质，例如，巨磁电阻效应、磁隧道效应、自旋极化电子的注入效应、沟道效应，以及依据这些效应和特性做成的各种新型电子器件的原理，例如，计算机磁头、磁随机存储器（ＭＲＡＭ）、自旋开关三极管、铁电场效应三极管、电流放大器和逻辑元件等．     

磁电子学讲座 第一讲 新一类磁传感效应——巨磁阻抗效应

材料的交流阻抗随外加直流磁场的改变而变化的特性称为磁阻抗效应．在软磁合金中，这种效应是快响应、高灵敏度的，因而被称为巨磁阻抗效应．文章简单介绍了这一效应产生的基本原理、高频和低频交流电流情况下这一效应的特点，介绍了这一效应的应用前景     

新一类磁传感效应——巨磁阻抗效应

材料的交流阻抗随外加直流磁的改变而变化的特性称为磁阻抗效应，在软磁合金中，这种效应是快响应，高灵敏度的，因而被称为巨磁阻抗效应，文章简单介绍了这一效应产生的基本原理、高频和低频交流电流情况下这一效应的特点，介绍了这一效应的应用前景。     

基于量子干涉效应的四能级原子系统中的vacuum-induced coherence效应

多能级系统中的vacuum-induced coherence(VIC)效应是一种重要的量子干涉效应，研究了VIC效应导致的系统电磁感应透明现象，并且改变了系统的吸收、增益和色散等性质，分析了在发生VIC效应时系统能级粒子数分布规律.另外，考虑复数拉比频率的相位变化时系统可呈现出光学双稳态效应.     

新型槽栅nMOSFET凹槽拐角效应的模拟研究

应用二维器件仿真程序PISCES Ⅱ，模拟计算了新型槽栅结构器件中凹槽拐角效应的影响与作用，讨论了槽栅结构MOSFET的沟道电场特征及其对热载流子效应、阈值电压特性等的影响.槽栅结构的凹槽拐角效应对抑制短沟道效应和抗热载流子效应是十分有利的，并且拐角结构在45°左右时拐角效应最大.调节拐角与其他结构参数，器件的热载流子效应、阈值电压特性、亚阈值特性、输出特性等都会有较大的变化. 关键词： 槽栅MOSFET 拐角效应 阈值电压 热载流子退化     

NⅡ离子2p4f—2p3d辐射跃迁概率的理论研究

在全相对论理论框架下，利用多组态Dirac-Fock(MCDF)方法，系统计算了NⅡ离子2p4f—2p3d的辐射跃迁概率，得到的结果与已有实验值符合很好.具体计算中，详细分析了相对论效应、电子关联、弛豫效应、Breit相互作用和量子电动力学(QED)效应对能级精细结构及辐射跃迁概率的影响.结果表明：相对论效应、电子关联和弛豫效应对NⅡ 2p4f-2p3d辐射跃迁概率有很重要的影响,考虑了这些效应后计算值得到明显改善.     

高能闪光照相中影响光程确定的几个因素

 利用闪光照相基本原理和成像原理，在直接记录法和转换屏记录法的情况下，研究了闪光照相中影响X射线在材料中光程确定的主要因素。结果表明，影响光程确定的几个因素是：散射效应、光源角分布效应、立体角效应和能谱效应。对于高能闪光照相，散射效应是影响光程确定的最主要因素，散射的存在使光程的测量值比实际值降低20%～40%。因此必须在做CT之前，对散射的影响进行修正。     

SiC纳米杆的弛豫性能研究

采用Tersoff势对SiC驰豫性能进行了分子动力学模拟.模拟了SiC在驰豫过程中的动态平衡变化过程，研究了表面效应和小尺寸效应对原子位置，原子能量分布的影响.模拟结果表明，SiC纳米杆受表面效应和小尺寸效应的影响很大，在不加外载和约束的情况下，出现了不同于宏观SiC杆的弯扭屈伸现象，最终形成了带有一定扭转弯曲量、总能量达到最低的稳定状态. 关键词： SiC纳米杆 分子动力学 表面效应 小尺寸效应     

纠缠相干态及其非经典特性

通过引入正交基矢，连续变量形式的纠缠相干态转化成分立形式，然后用concurrence方法计算了纠缠度，同时研究了其非经典效应(压缩效应，反聚束效应).发现纠缠总是伴随着压缩效应和反聚束效应两者之一，并随相应非经典效应的增大而增大. 关键词： 纠缠 非经典效应 concurrence     

纠缠态与反聚束效应

纠缠和非经典效应是经典理论所不能解释的非经典现象，两者是否具有关系引起了人们的研究兴趣，已有的研究表明：纠缠和压缩存在着一定关系，有压缩时存在着纠缠，但有纠缠时不一定存在着压缩。但纠缠是否与反聚束效应有关还未研究。本文主要研究了两种形式的纠缠相干态，通过concurrence的方法计算它们的纠缠度、压缩效应和反聚束效应。通过数值计算可以发现一个有意思的现象：这两种形式的纠缠相干态，在适当的条件下，有压缩效应时，没有反聚束效应，有反聚束效应时，没有压缩效应，特别是第二种形式的纠缠相干态，纠缠的大小分别与压缩效应和反聚束效应的强弱存在着一一对应的关系。     

电子束光刻的邻近效应及其模拟

用Monte Carlo方法模拟和分析了电子束光刻中限制其分辨率的主要因素——邻近效应的影响.分析了入射电子束的形状、入射电子的能量、衬底材料和厚度对邻近效应大小的影响，并与实验结果进行了比较，发现模拟结果与实验结果符合得很好.分析表明高斯分布的电子束比理想电子束的邻近效应大；衬底原子序数越大，衬底越厚，入射电子束能量越低，邻近效应越大. 关键词： 电子束光刻 邻近效应 Monte Carlo     

探测激光入射角对猫眼效应反射特性的影响

 光电装备的光学窗口对入射激光有较强的反射特性，即猫眼效应现象。为了研究利用猫眼效应来进行主动探测的适用条件，弄清探测激光入射角对猫眼效应反射特性的影响，建立了斜入射猫眼效应反射模型，分析并仿真了探测激光在目标系统处的入射角不同的情况下的后向反射激光特性，以及探测系统所能够接收的原路返回激光的远场能量分布情况。结果表明：对于特定的目标系统，猫眼效应现象只存在于一定的探测激光入射角范围之内，在此范围之内，猫眼效应反射特性与探测激光的入射角关系密切；基于猫眼效应的激光主动探测、定位等应用也是可行的。     

高功率微波缝隙耦合效应的试验研究

 利用高功率微波源对预设的11种不同尺寸的缝隙做了耦合效应试验，得到了这11种缝隙对试验波段的一般耦合特性。试验结果表明：窄缝的耦合效应有较强的极化特性；从波长与缝隙的长度相对关系对耦合效应的影响来看，波长与缝隙的长度相当时耦合效应最强；在UWB，L，S，X几个波段内，缝隙的宽度越窄，耦合效应越弱；缝隙的深度能明显影响其耦合效应，随缝深的增加，耦合效应逐渐减弱；辐射波脉宽变化对耦合效应基本没有影响。     

相对论效应对激光在等离子体中的共振吸收的影响

采用一维粒子模拟(PIC)方法，研究了相对论效应对P偏振激光斜入射非均匀等离子体时产生的共振吸收的影响. 计算表明，弱相对论情况下，在临界面附近产生的电子等离子体波的相对论非线性效应占主要作用；随着入射光场的逐渐增大，吸收率逐渐降低. 当入射光强超过3.7×10¹⁷W/cm²时，由于超短激光脉冲本身在等离子体中产生相对论效应、等离子体波破裂效应，以及参量不稳定过程激发等，吸收系数随着激光强度又开始增加. 固定等离子体密度标长，取不同的激光入射角、电子初始温度，相对论效应对吸收系数的影响是一致的. 关键词： 激光等离子体 相对论效应 共振吸收 粒子模拟     

非对角无序和维数效应对低维无序系统电子结构的影响

运用负本征值理论，探讨了非对角无序、维数效应对低维无序系统电子结构的影响，研究表 明，非对角无序和维数效应对低维无序系统电子结构的影响很大.非对角无序主要体现出系 统的结构变化和粒子边界效应；从一维单链、准一维双链到准一维三链无序系统，电子局域 化程度加大，电子能带结构更复杂，体现出显著的维数效应. 关键词： 电子结构 低维无序系统 非对角无序 维数效应     

高功率激光片状放大器中自发辐射放大研究

 采用理论模拟和实验研究相结合的方法，研究了高功率激光片状放大器中的自发辐射放大(ASE)效应。建立了一套较完整的包含空间和时间的3维ASE模型，分析了不同电压、不同储能分布和不同泵浦时刻、不同增益长度积条件下ASE效应对放大器储能效率和小信号增益系数的影响。对4×2×3组合式放大器的计算结果表明：随着泵浦电压升高，ASE效应明显加强；23kV泵浦电压下，ASE效应造成的平均储能下降210%，小信号增益系数损耗为16.62%，增益不均匀性为7.44%；增益长度积可以作为判断ASE效应的依据，其值越大，ASE效应越强。     

雷达装备二阶互调伪信号干扰效应预测模型

为掌握雷达装备的抗电磁干扰性能，需要对其进行全面的电磁环境效应测试与评估，为雷达应用及电磁防护加固提供技术支撑。从二阶互调电磁辐射伪信号干扰效应机理出发，引入效应指数的概念将复杂电磁环境适应性的多变量问题用单一变量表征，实现了雷达装备复杂电磁环境伪信号干扰效应的定量表征，建立了二阶互调伪信号干扰效应评估模型。以某型扫频连续波测距雷达为研究对象，针对受试雷达在试验中出现的二阶互调伪信号干扰现象，给出了模型参数的确定方法，提出雷达装备二阶互调伪信号干扰效应预测评估方法。实验验证结果表明：无论是改变伪信号敏感电平，还是在大辐射频偏、大互调频差范围内改变双频电磁辐射组合，采用普适性二阶互调伪信号干扰效应模型对受试雷达进行二阶互调伪信号干扰效应评估，评估误差均在2.5 dB以内，依据效应预测方法能够客观评估雷达装备二阶互调伪信号干扰。     

Kerr效应对压缩光场中二能级原子系统偶极压缩的影响

研究了在考虑Ｋｅｒ效应的情况下，单个二能级原子与压缩相干态辐射场相互作用中原子的偶极压缩效应，讨论了Ｋｅｒ效应以及其它一些因素，诸如失谐量、相干振幅分量、初始压缩光场的压缩参量等对原子偶极压缩行为产生的不同影响。     

霍尔效应实验的智能化

利用单片系统控制霍尔效应实验过程，智能化地验证霍尔效应理论、测量给定元件的霍尔灵敏度，并且通过磁场的变化模拟了实际的控制系统，从而使学生对霍尔效应的理论、实验及应用有了充分的认识。     

高度取向石墨的巨磁电阻效应

石墨是准二维半金属材料，然而在通常细晶粒、无取向的石墨中并没有发现很大的磁电阻效应.在高度取向的石墨中发现了巨大的正磁电阻效应，在8.15 T的外磁场中，4.2，300 K温度下的磁电阻分别高达85300%和4950%.生产这一巨磁电阻效应的机制除正常磁电阻效应外，可能源于磁场诱导的类金属-绝缘体的转变 关键词： 磁电阻效应 石墨