自旋极化

摘要： 磁性半导体材料在自旋电子器件领域具有重要的应用前景.本文设计了一些基于磁性半导体NiBr_(2)单层的纳米器件结构,并采用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法,研究了其自旋输运和光电性质.结果表明,在不同的输运方向(扶手椅形和锯齿形),NiBr_(2)单层PN结二极管表现出明显的整流效应及自旋过滤效应,这两种效应在其亚3 nm PIN结场效应晶体管中也同样存在.NiBr_(2)单层PIN结场效应晶体管的电子传输受到栅极电压的调控,电流随着栅极电压的增大受到抑制.另外,NiBr_(2)单层对蓝、绿光有较强的响应,其光电晶体管在两种可见光的照射下可以产生较强的光电流.本文研究结果揭示了NiBr_(2)单层的多功能特性,为镍基二卤化物在半导体自旋电子器件和光电器件领域的应用提供了重要参考.

摘要： 如何提高V_(3)O_(4)材料的居里温度,是此半金属材料应用于自旋半导体器件所面临的一个重要问题.针对此问题,本论文采用第一性原理计算研究了不同位置的Cr和Ce共掺杂对V_(3)O_(4)自旋极化的影响机制.计算结果表明相比于理想V_(3)O_(4),Cr和Ce共掺杂降低了V_(3)O_(4)的自旋极化率和总磁矩.但是当Cr和Ce共掺杂都占据A位,都占据B位,以及分别占据B和A位时,其铁磁态稳定性和居里温度都会有极大提高,其中Cr和Ce共掺杂都占据A位时可以最大化提高其铁磁稳定性和居里温度.以上研究为提高V_(3)O_(4)的铁磁稳定性和居里温度提供了有效途径,进一步促进了半金属V_(3)O_(4)材料在自旋电子学中的应用.

摘要： 本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统研究了完全Heusler合金Cr_(2)ZrSb/Sc_(2)FeSn(100)异质结中六种界面CrCr-ScFe-T、ZrSb-ScSn-T、CrCr-ScSn-B、ZrSb-ScFe-B、CrCr-ScFe-V和ZrSb-ScSn-V的电磁特性及电子性质。结果表明,界面原子间的相互作用造成了界面间原子层的不均匀,导致界面层的力学失配率加大。与块体中的高自旋极化率相比,异质结的自旋极化率遭到不同程度的破坏。但是,ZrSb-ScFe-B界面保留了较高的自旋极化率值,通过Julliere模型预测该异质结在低温下隧道磁电阻值约为429.29%,在自旋电子学器件中具有潜在的应用前景。

摘要： 碳纳米管自旋极化的可调性对自旋电子器件的设计至关重要.本文基于密度泛函理论研究了两种不同锯齿边连接的异质结碳纳米管的自旋极化现象.结果表明,锯齿-锯齿异质结碳纳米管的基态是自旋反铁磁耦合还是自旋铁磁耦合将取决于锯齿管两端的直径.电荷诱导自旋极化的研究表明,增加或减少电荷对反铁磁耦合态自旋密度几乎没有影响.这一发现为自旋调控开辟了新思路,有望为自旋电子器件的设计做出贡献.

摘要： 本文通过第一原理计算,研究了 Ti2NiAl/MgO(100)异质结TiAl-O、TiNi-Mg、TiNi-O和TiAl-Mg这4种原子端面的界面结构、原子磁性、态密度和自旋极化.在平衡界面结构中,由于原子间相互作用力的存在,Ti-Mg(Ni-Mg)键的长度远大于Ti-O(Ni-O)键的长度.在所有端面中,原来块体出现的半金属间隙都遭受了界面态的不同程度破坏.在Ti2 NiAl/MgO(100)异质结中,TiNi-O界面检测到具有最大76％左右自旋极化率,根据Julliere模型预测Ti2NiAl/MgO(100)异质结在低温下的隧道磁电阻值(TMR)可以达到281％.

摘要： 利用SSH模型,考虑自旋轨道耦合相互作用,研究了在一维有机半导体中注入电子到高能级时载流子自旋极化情况;同时,作为有机半导体的重要特性,通过研究电声耦合对自旋极化的影响,发现随着电子注入能量的增高,体系的自旋极化呈整体下降的趋势.

摘要： 以石墨烯为代表的二维六角晶体材料是凝聚态物理和材料物理的研究热点.随着对二维材料的深入研究,Dirac电子的能谷自由度引起了人们极大的关注.类似于自旋电子学,可以利用谷自由度作为信息载体设计新颖的纳米电子器件,即谷电子学.本文首先介绍了石墨烯和硅烯基本的电子性质,然后介绍了谷电子学方面的研究进展.重点回顾并讨论了由磁场、电场、应力场和交换场等构建的几类超晶格外场对Dirac电子能谷和自旋相关物理特性的影响规律.最后是对谷电子性质相关研究的总结和展望.

摘要： 自旋电子学和谷电子学作为半导体物理的新方向,旨在利用电子的自旋和谷自由度来实现新型的逻辑运算和信息处理.圆偏振光伏效应是近年来研究自旋电子学和谷电子学的重要实验手段,也是实现新型的自旋与谷存储器件的一个可能的方式,为下一代的器件信息的处理方法提出了一种新的可能.圆偏振光伏效应是一种二阶非线性光电响应,是指材料在圆偏振光的激发下产生随偏振角度变化的光电流.光电流的产生依赖于自旋、谷极化、对称性以及Berry曲率等诸多因素,可以揭示出材料深层次的物理性质.本篇综述主要讨论了在不同材料体系产生圆偏振光伏效应的主要机制,包括在半导体异质结由对称性破缺导致的Rashba自旋轨道耦合引起的圆偏振光电流,以及拓扑Weyl半金属由Berry曲率以及泡利阻塞造成的电子动量选择,以及二维层状过渡金属硫化物中圆偏振光产生的谷极化电流等.在此基础上,本文还简略介绍了一些新型二维材料中的圆偏振光伏效应的可能实现的方式,以及一些潜在的应用.

摘要： 由于二维铁电体固有的尺寸和表面效应,其铁电性能与传统的块状铁电体有较大的不同.到目前为止,二维铁电体已被报道具有多种性质,包括体光电效应、压电/热释电效应、谷极化和自旋极化.这些性质或依赖于铁电极化,或与之耦合以便于电学控制,从而使二维铁电体适用于多功能纳米器件.目前,二维铁电体在理论、实验和应用方面的研究正在不断积累.文中简要介绍了采用第一性原理研究二维铁电材料的理论和方法,并分别总结了二维铁电性的本征与非本征起源,最后讨论了二维铁电体存在的问题及发展前景.

摘要： 基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了四元Heusler合金VFeScP/Ag(100)异质结的ScP-Ag、VFe-Ag、FeFe-Ag、VV-Ag、ScSc-Ag和PP-Ag这6种原子端面的结构、原子磁性、态密度和自旋极化.结果表明,由于界面原子复杂的相互作用,界面原子层呈现不同程度不平整,从而可能加剧界面层的电子散射.与块体相比,界面原子的配位数变化引起的d电子局域性和磁直接交互的共同作用,导致了的界面原子复杂的磁行为.电子态密度研究发现,原来块体中的高自旋极化率已经被破坏.最大的自旋极化率出现在ScSc-Ag异质结构中,约为53％,预测在自旋阀中有一定的应用潜力.

摘要： Spin-LED结构是利用电学的方法把自旋极化的载流子注入到半导体LED结构中，在电场的作用下发射出具有一定极化度的电荧光。它是半导体自旋注入探测和半导体自旋光电子器件的一种基本结构。由于量子点独特的光学和电学性质，在半导体自旋电子学和量子计算量子信息方面有着不可估量的作用，因此研究半导量子点的自旋注入和自旋光电子器件变得十分重要。本文介绍了InGaAs量子点spin-LED结构的基本结构和PL光谱表征。

摘要： 全面回顾和总结了磁性隧道结中自旋相关的隧穿这一研究领域的理论和实验方面的最新研究进展。讨论了影响磁性隧道结的自旋极化和隧穿磁电阻的各种因素及反映铁磁层和铁磁/绝缘层界面电子结构在隧穿中重要作用的理论模型和近期实验,同时也讨论了绝缘势垒和铁磁/绝缘层界面中的无序性在隧穿过程中对自旋极化与磁电阻效应的影响。

摘要： 传统的翻转磁畴的方法是使用外磁场,如巨磁电阻效应(GMR)和隧道磁电阻效应(TMR),而且外磁场通常是由外导线电流产生的.这种方法对于纳米级的设备来说有很多缺点,如耗能大,体积大,有可能在读写时影响隔壁单元等.在1996年Slonczewski1和Berger2提出了一种新的理论,认为自旋极化的电流只要足够大,可以直接翻转磁畴或激发自旋波.在许多研究不同材料和各种各样纳米结构的实验中已观测到该现象,如FM多层膜,纳米线结构,Co/Cu/Co自旋阀纳米枕结构,纳米级磁隧道结等.可不用外加磁场来翻转磁畴,从而减小设备体积,还可以做成自旋波激发源.自旋流驱动磁化方向翻转(CIMS)的原因是传导电子的自旋m与磁层内局域偶极子角动量Md的"s-d"交换作用.在这个作用过程中,传导电子s的自旋传递给磁层内d电子产生自旋传递扭矩力(STT).只有在这个力足够大时才能够翻转磁层的磁化方向,通常要实现磁化方向的翻转需要很高电流密度,一般为108A/cm-2,在电流密度不够大时会产生磁化强度进动.本文是电流驱动磁畴翻转的相场方法模拟。

摘要： 本文利用磁控溅射的方法制备了(Co(3nm)/CoZnO(3nm)/ZnO/ CoZnO(3nm)/FeNi (3nm) )三明治结构的样品.利用铁磁金属和磁性半导体的复合结构作为磁性注入层.大大降低了磁性半导体的饱和场,获得90K下1.12﹪,室温(290K)0.35﹪的磁电阻.

摘要： 我们研究了稀磁半导体二维电子气在垂直电场和磁场下的磁输运.由于导带电子与Mn的3d电子间的s-d交换作用,不同自旋的Landau能级发生巨Zeeman劈裂,并随磁场的增强发生交叉;杂质散射使Landau能级展宽甚至交迭,致使纵向磁阻的周期性SdH振荡中附加拍频图样,理论结果与实验符合相当好.磁场下载流子极化度很小,但Landau量子化使电流的极化很显著,这表明自旋极化输运也可以在弱磁场、弱自旋极化度下实现.垂直电场导致的Rashba自旋轨道相互作用把不同自旋的相邻Landau能级耦合起来,使纵向磁阻振荡图象中的拍频间隔缩短,电流极化度减小.

摘要： 该文报道了在强磁场(1.516Tesla)下，使用激光泵浦方法产生核自旋极化的铯原子的实验结果。讨论了提高核自旋极化度的途径。基于该文的实验结果可望发展成为一种在强磁场下碱原子极化的增强技术。

摘要： 用固相烧结法制备Nd0.67Sr0.33MnOy(y=2.85)多晶样品.样品输运性质表现出自旋相关电致电阻特征。对含量低于化学计量y=3.0样品,当温度高于某一特征温度时,电阻变化符合线性欧姆定律；但低于这一特征温度时,电阻大小与负载电流或电压有关,I-V曲线偏离线性规律；在绝缘体-导体相转变点附近,样品电阻随负载电流或电压增大而迅速减小,表现出巨大电致电阻效应。这种自旋相关的电致电阻行为与氧含量和界面有很大关系.

摘要： 用固相烧结法制备Nd0.67Sr0.33MnOy(y=2.85)多晶样品.样品输运性质表现出自旋相关电致电阻特征。对含量低于化学计量y=3.0样品,当温度高于某一特征温度时,电阻变化符合线性欧姆定律；但低于这一特征温度时,电阻大小与负载电流或电压有关,I-V曲线偏离线性规律；在绝缘体-导体相转变点附近,样品电阻随负载电流或电压增大而迅速减小,表现出巨大电致电阻效应。这种自旋相关的电致电阻行为与氧含量和界面有很大关系.

摘要： 用固相烧结法制备Nd0.67Sr0.33MnOy(y=2.85)多晶样品.样品输运性质表现出自旋相关电致电阻特征。对含量低于化学计量y=3.0样品,当温度高于某一特征温度时,电阻变化符合线性欧姆定律；但低于这一特征温度时,电阻大小与负载电流或电压有关,I-V曲线偏离线性规律；在绝缘体-导体相转变点附近,样品电阻随负载电流或电压增大而迅速减小,表现出巨大电致电阻效应。这种自旋相关的电致电阻行为与氧含量和界面有很大关系.

摘要： 本发明提供了一种用于用于自旋回波准弹中子散射谱仪的极化中子自旋翻转装置，包括矩形线圈骨架、矩形线圈和两个相对于矩形线圈对称排布圆线圈，所述矩形线圈绕制在矩形线圈骨架上，矩形线圈骨架中心位置开设有圆形的中子束流窗口，所述两个圆线圈与圆形中子束流窗口空间同轴。其中，圆线圈采用铜线绕制，可在相同线圈绕制横截面下通过更高电流。矩形线圈采用对中子吸收截面较小的阳极氧化铝线绕制，可提高中子在路径上的透过率。该装置可通过调节对称排布圆线圈以及矩形线圈的电流比值实现对极化中子翻转角度的调控。本发明配合中子散射谱仪使用，可开启极化中子自旋进动，实现对材料动力学特性高能量分辨率和短动力学时间探测。

摘要： SERF原子自旋系综电子自旋纵向极化率原位闭环方法，能够利用原子自旋陀螺仪的输出信号进行原位闭环以测量电子自旋纵向极化率，极大地提升了系统的长期稳定性，与抽运光的分光信号作为反馈控制量进行入射光强控制的方法相比，本发明克服了其长期稳定效果较弱的问题。

摘要： 本发明特别针对自旋‑轨道耦合装置。该设备包括一个限制部分。它还包括具有输入装置的电路，其可激励以将自旋极化注入到限制部分的输入区域中的电荷载流子。该电路还包括输出装置，其可用于检测限制部分的输出区域中的电荷载流子的自旋极化。限制部分可以被配置为使其中漂移的电荷载流子受到非线性自旋‑轨道相互作用，这导致漂移电荷载流子的自旋极化旋转非线性取决于这种电荷载流子的动量的角度。该电路可以被配置为允许在限制部分中漂移的电荷载流子的动量被改变，同时在输入区域中注入自旋极化。由于所述非线性自旋‑轨道相互作用，变化的动量允许漂移电荷载体的自旋极化旋转。

摘要： 一种利用光学激发产生自旋极化电子和自旋电流的方法，利用光学全反射在界面上所产生的倏逝波与位于该界面上产生自旋极化电子和自旋电流的功能层所包含的由表面等离激元金属材料构成的具有纳米特征尺寸的结构发生相互作用，激发表面等离激元，使共振跃迁的表面自由电子在表面等离激元金属材料构成的结构的表面有效磁场中发生自旋进动，形成共同的自旋磁矩分量，从而在产生自旋极化电子的功能层中产生了自旋极化电子，进而伴随着表面等离激元在表面（或界面）的传播而形成自旋电流。

摘要： 本发明特别针对自旋‑轨道耦合装置。该设备包括一个限制部分。它还包括具有输入装置的电路，其可激励以将自旋极化注入到限制部分的输入区域中的电荷载流子。该电路还包括输出装置，其可用于检测限制部分的输出区域中的电荷载流子的自旋极化。限制部分可以被配置为使其中漂移的电荷载流子受到非线性自旋‑轨道相互作用，这导致漂移电荷载流子的自旋极化旋转非线性取决于这种电荷载流子的动量的角度。该电路可以被配置为允许在限制部分中漂移的电荷载流子的动量被改变，同时在输入区域中注入自旋极化。由于所述非线性自旋‑轨道相互作用，变化的动量允许漂移电荷载体的自旋极化旋转。

摘要： 揭露了一种提供磁性元件的方法及系统。所述方法及系统包括设置第一及第二被钉扎层、自由层及分别位于所述第一及第二被钉扎层与所述自由层之间的第一及第二势垒层。所述第一势垒层为绝缘的结晶MgO且形成为容许隧穿通过所述第一势垒层。此外，所述第一势垒层具有与另一层交界的界面，所述另一层诸如所述自由层或所述第一被钉扎层。所述界面具有提供至少50％的高自旋极化的结构。所述第二势垒层为绝缘的且形成为容许隧穿通过所述第二势垒层。所述磁性元件形成为当写电流经过所述磁性元件时，容许该自由层可因自旋转移而被翻转。

摘要： 在一个实施例中，一种写头包含主极。晶种层位于所述主极上方。自旋极化层(SPL)位于所述晶种层上方。间隔物层位于所述SPL上方。后屏蔽物位于所述间隔物层上方。所述间隔物层在所述间隔物层与所述后屏蔽物之间形成第一接口且在所述间隔物层与所述SPL之间形成第二接口。所述第一接口具有大于所述第二接口的面积的面积。在另一实施例中，一种写头包含主极。间隔物层位于所述主极上方。SPL位于所述间隔物层上方。罩盖层位于所述SPL上方。后屏蔽物位于所述罩盖层上方。所述间隔物层在所述间隔物层与所述主极之间形成第一接口且在所述间隔物层与所述SPL之间形成第二接口。所述第一接口具有大于所述第二接口的面积的面积。

摘要： 本发明提供多铁隧道结器件、自旋阀器件和自旋极化电流的调控方法，其中多铁隧道结器件，包括依次层叠的第一铁磁层、铁电层以及第二铁磁层；其中，第一铁磁层和第二铁磁层采用相同的铁磁性金属材料；第一铁磁层和铁电层之间的界面、第二铁磁层和铁电层之间的界面具有对称结构，多铁隧道结器件用于通过磁电耦合效应实现自旋极化电流的产生与调控。通过上述方式，本发明基于铁磁层和铁电层之间的界面处所产生的磁电耦合效应，通过外部电场改变铁电层极化方向进而调控自旋电流的极化方向，提高了反转自旋隧穿电流极化状态的速度，也降低了调控自旋隧穿电流极化状态的所需的能量，为自旋电子学应用领域带来新的机遇。

摘要： 本发明公开了一种用垂直自旋极化的自旋流来无磁场辅助翻转磁矩的器件及其制备方法。它由下至上依次包括基片、强自旋轨道耦合层和磁化层；强自旋轨道耦合层包括如下材料中的至少一种制成：重金属材料、拓扑绝缘体材料、兼具亚晶格中心反演对称性破缺和全局中心反演对称性的反铁磁材料；磁化层包括具有垂直易磁化的材料和/或具有面内易磁化轴的材料制成。它的制备方法，包括如下步骤：在基片上依次沉积强自旋轨道耦合层和磁化层即得。本发明器件常规的平行于自旋极化方向的自旋流使垂直易磁化和沿面内x方向易磁化的器件在无磁场辅助下实现磁矩的180°翻转，并可通过改变强自旋轨道耦合层的反铁磁磁矩的方向来调控垂直自旋极化的自旋流的大小。

摘要： 本发明涉及用于自旋转矩振荡器的低Bs自旋极化器。在一个实施例中，磁头包括：主磁极，其被定位配置成当电流被施加到写线圈时产生写磁场；和自旋转矩振荡器(STO)，其定位成与主磁极相邻，该STO被配置成当将电流施加到其时产生高频磁场，其中高频磁场与写磁场同时产生以辅助磁记录介质的反向磁化。STO包括：自旋极化层(SPL)、定位成与SPL相邻的场产生层(FGL)、和定位在SPL与FGL之间的一个或多个中间层，并且SPL的易磁化轴被定位在面内方向上，使得SPL不存在垂直的磁各向异性。