自旋电子学

摘要： 稳健的铁磁性在稀土和过渡金属共掺杂ZnO纳米颗粒中应用于自旋电子学领域:磁性材料题目:Robust ferromagnetism in rare-earth and transition metal co-doped ZnO nanoparticles for spintronics applications团队:西安交通大学物理学院,凝聚态非平衡合成与调制教育部重点实验室,材料力学行为国家重点实验室,先进功能材料与介观物理重点实验室期刊:Materials Letters(impact factor:3.423)2区进展.

摘要： 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了二维过渡金属磷系化合物M_(n)T_(n+1)(M=V,Cr;T=P,As,Sb)材料的结构、稳定性、电子结构和磁性质.通过计算形成能和声子谱,发现只有V_(4)As_(5)、Cr_(2)P_(3)、Cr_(3)P_(4)、Cr_(4)P_(5)、Cr_(2)As_(3)和Cr_(3)As_(4)是稳定的二维磁性多层膜.计算结果表明,这些稳定的二维磁性材料都是反铁磁金属.此外,还对这些材料的电子结构和磁耦合机制做了进一步的分析.

摘要： 随着摩尔定律的逐渐失效,发展可替代的高速、低功耗信息技术迫在眉睫。自旋电子器件是其中最具前景的技术。本文采用第一性原理计算方法,对具有潜在自旋电子特性的二维(2D)材料(WS 2与SnO单层)开展磁电子学方面的研究,系统揭示了元素掺杂对体系电子结构及磁性的作用机制。研究发现,未经掺杂的单层WS 2、SnO是带隙为1.96 eV、2.81 eV的非磁性绝缘体。当掺入Co、Ni时,WS 2会产生自旋极化,分别产生3.00μB、3.99μB的磁矩;且掺杂原子的d轨道与W原子的d轨道、S原子的p轨道在E F附近产生的杂化相互作用是磁矩的主要来源。掺入B也会导致SnO产生自旋劈裂,结果表明B、Sn以及O原子的p轨道也在E F附近产生了杂化相互作用,产生1.00μB的局域磁矩;此外,施加应变会影响自旋极化。

摘要： 具有磁各向异性的二维磁性材料可在有限温度下和单层极限下形成磁有序,其宏观磁性与层数、堆叠形式等密切相关且其磁交换作用可被多种外场调控.这些新奇特性赋予了二维磁性材料丰富的物理内涵和潜在的应用价值,受到了研究者的广泛关注.本文着重介绍近年来二维磁体在实验和理论计算两方面的研究进展,首先从几种二维磁性材料中常见的磁交换机制出发,随后以组分作为分类依据,详细介绍一些主要二维磁体的几何和电子结构以及它们的磁耦合方式;在此基础上,再讨论如何通过外部(外场和界面)和内部(堆叠和缺陷)两类方式调控二维磁体的电子结构和磁性;继而探讨如何利用这两类调控方式,将上述材料应用于实际自旋电子学器件以及磁存储等方面的潜力;最后总结和展望了目前二维磁性材料遇到的困难和挑战以及未来可能的研究方向.

摘要： 如今在Heusler合金中发现了众多适用于自旋电子学领域的半金属材料及自旋无隙半导体,与此同时也伴随发现了一系列不能简单归类为半金属或金属的材料.为了促进这些化合物在自旋电子学领域的应用,本文提出了一种关于Heusler合金中近半金属性质的评估标准,即当一种材料的带隙在费米能级附近0.30 eV或0.2个电子态以内,具有一定的磁矩且没有高的电导时,可以判定其为近半金属材料.这项标准能够帮助Heusler合金在自旋电子学领域得到更全面地应用,并举一些示例加以说明.

摘要： 太赫兹科学技术在光谱、成像、传感、生物医药、安全检测等方面展现出了巨大的应用潜力和价值。基于新材料和新机理,研发高效、超宽带和低成本的太赫兹光子学器件是太赫兹科学技术的重要挑战。近年来的研究表明,太赫兹光子学和超快自旋电子学深度交叉,获得了很大的关注。本文对超快太赫兹自旋光电子学所研究的物理机理和器件设计应用进行讨论。在物理机理研究方面,阐明了太赫兹脉冲为研究超快自旋电子学提供强大工具,实现了太赫兹驱动自旋波,探测自旋输运和超快磁测量。在器件设计与应用方面,介绍了基于自旋的新型太赫兹光子学器件,包括自旋太赫兹辐射源的优化方法,自旋太赫兹调制器的工作原理,自旋太赫兹探测器的设计方案。超快太赫兹自旋光电子学不仅有助于人们理解宏观自旋电子学现象背后的微观物理机制,而且有望实现高效的太赫兹光子学器件和光谱学应用。

摘要： 自旋电子学利用“自旋”作为载体对信息进行处理。经过二十多年的发展,自旋电子学已经成为了一个分支众多、研究对象多样化且机理极为丰富的交叉领域。这一学科积累的丰富知识不仅具有重要的科学价值,而且在磁存储、集成电路和量子技术等方向具有很大的应用前景。这里“自旋”通常指的是电子的自旋,它能够与电子的空间运动,即“轨道”锁定起来,即教科书上的自旋轨道耦合。

摘要： 从布朗运动的发现历史出发,介绍了布朗运动的运动特点与研究方法.结合具体的材料体系,详述了如何使用磁光克尔效应显微镜观察并采集单个磁性斯格明子的随机热运动行为.通过分析,最终发现磁性斯格明子随温度非线性增强的扩散行为,和与拓扑特性相关的旋进现象,以期为实验教学与科学研究提供思路与指导.

摘要： 磁斯格明子是具有拓扑保护的涡旋磁结构,它因尺寸小、结构稳定、易调控、驱动阈值电流小等诸多优点,有望成为下一代高容量、高速读写、低功耗、非易失性信息存储及逻辑运算的信息载体.它在基础前沿物理研究中的意义以及在未来的信息技术中具有广泛的应用前景,吸引了众多研究者的兴趣.目前已经发现的磁斯格明子能在不同材料体系中跨多个温度区域存在,如低温区B20型中心对称破缺的块体材料或室温区的磁性薄膜材料,以及最近预言的二维单层磁性Janus材料.在这些材料体系中,结构对称性破缺和自旋轨道耦合导致的Dzyaloshinskii-Moriya相互作用(DMI)是诱导诸如磁斯格明子等手性磁结构稳定存在的关键因素.简要介绍磁斯格明子的发展历程,归纳总结磁斯格明子的材料体系、研究方法以及基于磁斯格明子的电子学器件,并着重从第一性原理计算的角度出发探讨DMI的物理本质.

摘要： 本文研究量子输运中马约拉纳费米子与杂质自旋的相互作用,发现系统能够产生温差驱动的自旋相关电流,得到了马约拉纳费米子导致的热自旋流.在大温差下,马约拉纳费米子与量子点强耦合时,电流与门电压趋于线性关系,体现了马约拉纳费米子的鲁棒性,且马约拉纳费米子导致的自旋流具有振荡特性,其零点个数与杂质自旋角量子数相关.

摘要： 自旋电子学是指控制和操纵电子自旋,研究其输运性质及构建新颖器件的一门学科.自旋电子学的某些物理现象,如交换型磁振子、反铁磁共振、超快自旋动力学等,其特征频率刚好处于太赫兹频段.利用相应的自旋电子学现象和原理,研究人员发现和建立了若干新型的太赫兹波产生方法,主要有:1、自旋注入产生太赫兹波;2、基于反铁磁共振的太赫兹波产生;3、基于超快自旋动力学的太赫兹波产生.这些方法可为新型太赫兹源的实现和发展提供指导方向.分别对这三类方法的原理、研究现状、存在问题及发展趋势作详细的阐述.

摘要： 随着信息技术的发展,人们对自旋电子学器件的高密度、低能耗和读写速度等提出了更高的要求.反铁磁材料相对传统的铁磁材料而言,由于其没有铁磁残余场,对磁场热扰动不敏感和理论预测的翻转磁矩的电流密度低等优势,在信息存储领域有巨大的应用潜力.如何有效进行反铁磁磁矩的可控操作是反铁磁器件走向实际应用的关键科学问题.本文提出采用磁(磁场、磁性材料)和电场实现对反铁磁性能调控的研究思路,重点研究反铁磁材料的磁性调控机制,通过对薄膜和器件结构的设计,发展基于反铁磁金属的隧道结器件和霍尔器件,探索反铁磁作为信息存储的功能材料应用的可能性.

摘要： 随着科技的进步与水准的提昇，光电元件已成为学术界与产业界新兴的研究重点与技术开发的核心。尤其，在发光二极体(LED)技术的增进，使得发光效率从2006年的50 lm/W提高到2008年约100 lm/W，由於具有体积小、发热量低、耗电量小、寿命长、反应速度快、环保、高亮度等优点，而且没有白炽灯泡高耗电、易碎及日光灯废弃物含汞污染的问题等缺点，已俨然成为新世纪最具发展潜力的新灯源。特别是最近几年，因过度开发导致全球面临能源短缺与地球环境剧变的威胁，新型具节能省碳概念的光源就成为新世纪照明最重要的课题。磁阻随机存取记忆(Magnetoresistance Random Access Memory)、自旋电晶体(Spin-FET),自旋发光二极体(Spin-LED)、光阻绝器(OpticalIsolator)、量子电脑(Quantum Computer)等，都是目前自旋电子学研究的相关应用。而如何结合磁学(magnetism)与电子学(electronics)两大领域，将是未来自旋电子学研究发展的主流之一。故本文主要探对自旋发光二极体(Spin-LED)之发展技术。

摘要： 自旋电子学研究的主要内容之一就是如何控制自旋的状态。近些年来，人们大多利用磁场进行自旋态的调控。本研究在实验中观测到某些特定频率的驱动电流可以显著地影响(Ga，Mn)As材料的磁光克尔旋转效应。在这些频率点103Acm-2量级的电流，就可以驱动(Ga，Mn)As材料的克尔信号(KR)与之共振。

摘要： 近年来，半导体自旋电子学得到了迅速发展，1996年，Ohno等通过低温分子束外延(MBE)的方法制备出稀磁半导体GaMnAs，这引发了人们对Mn掺入GaAs的研究兴趣。在GaMnAs中，二价Mn离子取代Ga的位置成为受主杂质，提供了大量空穴，使得Mn磁性离子之间能够产生以空穴为中介的交换作用，从而使其具有优良的铁磁性。笔者进行了薄层GaMnAs材料的拉曼散射。

摘要： 近年来，稀磁半导体由于在自旋电子学领域具有潜在的应用价值而受到了人们的广泛研究。但是，一些主体氧化物半导体对过渡金属固熔量较小，容易形成第二相团簇，导致这些化合物的铁磁性来源于磁性杂质。In2O3是一种透明的，宽禁带(3.75eV)半导体，具有立方方铁锰矿结构，Fe的固熔度高达20％。因此，过渡金属掺杂In2O3稀磁半导体的研究备受人们的关注。

摘要： 目前，在低温下的GaAs/AlGaAs异质结中，电子的平均自由程已经接近100微米，因此低温低维结构中的电子弹道输运越来越受到重视，而自旋电子学则更是近年半导体研究中的重点。笔者将两个因素结合起来，导出了在二维体系中一维Rashba本征传播态的基本方程，以及在回路节点处Rashba波函数所满足的两个基本边界条件。用这理论，结合传输矩阵方法研究了在Rashba自旋轨道耦合下，电子在若干种几何结构，特别是AB环、AB方环中的输运情况，得到了若干结果。

摘要： AlXGa1-xN/GaN异质结二维电子气的自旋输运特性是当前自旋电子学的一个研究热点。因为有理论预测基于GaN基的稀磁半导体的居里温度高于室温，这使得制备室温自旋器件成为可能。另外，GaN基稀磁半导体是自旋注入的理想材料，因为，GaN基稀磁半导体与ALGaN/GaN异质结的晶格很好匹配。

摘要： 由于室温稀磁半导体(RT-MDS)材料在自旋电子学器件应用中有重要的应用前景,近年来已经成为一个材料科学的研究热点。在化合物半导体的理论预测和实验合成方面的大量研究工作表明过渡元素掺杂的化合物半导体材料有很好的前景,如Mn、Co掺杂的ZnO、GaN。研究发现居里温度随着带宽的增加而升高。在本工作中,我们用第一性原理计算的方法研究一种具有较宽带宽ZnS经过过渡元素掺杂之后的磁学性质,寻找具有室温稀磁半导体材料。

摘要： 卟啉分子是一种具有18π电子、共轭芳香大环结构的天然色素,具有良好的光热稳定性及独特的光电性质,在生物化学、医药学、分析化学、光催化、分子电子学和材料科学等领域有着广泛的应用前景.

摘要： 提供了用于生成包括空中消防符号的航空电子学显示的航空电子学显示系统和方法，其增强了在空中消防操作期间的飞行员态势感知和决策。在实施例中，航空电子学显示系统包括航空电子学显示设备、配置成检测飞行器外部的热像数据的热像传感器、以及可操作地耦合到航空电子学显示设备和热像传感器的控制器。在航空电子学显示系统的操作期间，控制器至少部分地基于由热像传感器收集的热像数据来编制飞行器附近受火灾影响的区域的火灾图。控制器还在航空电子学显示设备上生成第一航空电子学显示，所述第一航空电子学显示包括表示热像传感器的视场（FOV）和热像传感器的FOV外部的火灾图的部分的图形。

摘要： 本发明公开一种双钙钛矿型自旋电子学材料Sr2FeReO6的制备方法，包括第一步，将碳酸锶、九水合硝酸铁、七氧化二铼原材料溶于稀硝酸中，加入络合剂和分散剂并搅拌形成溶胶；将溶胶于60~80°C加热搅拌，直至形成凝胶，100~300°C烘干制成干凝胶；将干凝胶研磨5~20分钟后，用5~15 MPa的压力压制成片，放入刚玉坩埚中在管式炉中于1000~1100°C氩气气氛下烧结24小时，冷却到室温后研磨压片，1000~1100°C氩气气氛烧结24小时，得到双钙钛矿型自旋电子学材料Sr2FeReO6。

摘要： 本发明涉及双磁性势垒隧道结以及包括其的自旋电子学器件。一种双磁性势垒隧道结可包括：第一导电层；设置在所述第一导电层上的第一势垒层；设置在所述第一势垒层上的第二导电层；设置在所述第二导电层上的第二势垒层；以及设置在所述第二势垒层上的第三导电层，其中，所述第一势垒层和所述第二势垒层中的每个都由磁性绝缘材料形成。

摘要： 本发明涉及具有负微分电阻的磁性隧道结及包括其的自旋电子学器件。一种磁性隧道结包括：第一磁层，其具有固定磁化；第二磁层，其磁化方向能随外磁场而自由转动；以及势垒层，其由绝缘材料制成，并且被夹置在所述第一磁层和所述第二磁层之间，其中，所述势垒层具有拱形的能带曲线。所述磁性隧道结在预定的偏压范围中可以具有负微分电阻。本发明还涉及包括该磁性隧道结的振荡电路和交流放大电路。

摘要： 本发明公开一种双钙钛矿型自旋电子学材料Sr2FeReO6的制备方法，包括第一步，将碳酸锶、九水合硝酸铁、七氧化二铼原材料溶于稀硝酸中，加入络合剂和分散剂并搅拌形成溶胶；将溶胶于60~80°C加热搅拌，直至形成凝胶，100~300°C烘干制成干凝胶；将干凝胶研磨5~20分钟后，用5~15 MPa的压力压制成片，放入刚玉坩埚中在管式炉中于1000~1100°C氩气气氛下烧结24小时，冷却到室温后研磨压片，1000~1100°C氩气气氛烧结24小时，得到双钙钛矿型自旋电子学材料Sr2FeReO6。

摘要： 本发明涉及一种双钙钛矿型自旋电子学材料，分子式为Sr2MoReO6及其制备方法。该制备方法包括以下步骤：首先，按照化学计量比称量原料，将原料和络合剂一起溶于去离子水中，加热搅拌，直至形成凝胶；再将凝胶样品干燥；其次，将粉体煅烧后加酒精研磨，再压制成型；最后烧结得到单一相的自旋电子学材料。本发明的双钙钛矿型自旋电子学材料具有半金属基态和远高于室温的磁有序温度。在Sr2MoReO6中，Mo‑t2g下自旋轨道穿过费米能级。通过平均场近似估计，Sr2MoReO6的磁有序温度Tc为2005K。利用本发明的自旋电子学材料可以进行新型的室温自旋电子器件的设计。

摘要： 本发明涉及基于自旋电子学器件的太赫兹信号发生器。一种太赫兹信号发生器可包括：自旋微波振荡器，包括：自旋注入层，其接收非自旋极化电流输出，并且提供自旋极化电流输出；以及设置在所述自旋注入层上的磁进动层，所述磁进动层由磁性导电材料形成，接收来自所述自旋注入层的自旋极化电流，并且响应于该自旋极化电流，所述磁进动层的磁矩发生进动，从而输出振荡信号；以及倍频链，其包括多个倍频器形成的链路，对所述自旋微波振荡器提供的振荡信号进行倍频，从而输出太赫兹信号。

摘要： 本发明涉及具有负微分电阻的磁性隧道结及包括其的自旋电子学器件。一种磁性隧道结包括：第一磁层，其具有固定磁化；第二磁层，其磁化方向能随外磁场而自由转动；以及势垒层，其由绝缘材料制成，并且被夹置在所述第一磁层和所述第二磁层之间，其中，所述势垒层具有拱形的能带曲线。所述磁性隧道结在预定的偏压范围中可以具有负微分电阻。本发明还涉及包括该磁性隧道结的振荡电路和交流放大电路。

摘要： 本发明涉及双磁性势垒隧道结以及包括其的自旋电子学器件。一种双磁性势垒隧道结可包括：第一导电层；设置在所述第一导电层上的第一势垒层；设置在所述第一势垒层上的第二导电层；设置在所述第二导电层上的第二势垒层；以及设置在所述第二势垒层上的第三导电层，其中，所述第一势垒层和所述第二势垒层中的每个都由磁性绝缘材料形成。

摘要： 本发明属于自旋电子技术领域，具体为一种基于超材料的自旋电子学器件。本发明自旋电子学器件是由磁性金属材料和非磁性金属材料组合而成的复合超材料体系，其上层为两个类似开口谐振环结构背靠背组成的金属结构，该金属结构单元周期性的附在绝缘衬底上，其尺寸是亚波长量级，下层为周期性金属长条以及宽度渐变的长条，在金属长条最窄处有磁性金属薄膜。非磁性金属材料的结构共振可以将电磁波最大效率地集中在结构内部，即完美吸收模式；同时，利用铁磁材料中电子自旋进动与电荷电流的非线性耦合产生的自旋整流效应，吸收电磁波从而产生直流电压信号。因此将磁性金属材料置于体系中电磁场以及电流最强的位置，吸收因结构共振产生的电磁波，产生可以利用的直流电压。