基于朗道-利夫席茨-吉尔伯特方程的自旋阀动力学研究进展

巨磁阻效应的发现开辟了自旋电子学研究的新时代.目前,自旋电子学已经发展成为与磁学、半导体、微电子学、凝聚态物理等学科紧密结合的新学科.在自旋电子学研究中自旋阀结构,包括垂直自旋阀和横向自旋阀,发挥了至关重要的作用并成为各类自旋电子器件设计的基础.借助于各种自旋阀器件,人们又相继发现了Slonzeweski自旋转移矩、类场矩、自旋霍尔效应、自旋轨道矩等重要物理效应.本文将综述这些物理效应的概念及应用前景、面向应用需要解决的问题等等.我们将重点关注基于朗道-利夫席茨-吉尔伯特方程的动力学研究的进展情况.     

电流驱动磁化动力学及其研究进展

电流诱发的自旋转矩效应可驱动磁矩翻转和磁畴运动,其微观机理研究是目前磁学界的一个重要的研究热点。本文介绍了巨磁电阻和隧道磁电阻效应以及其反效应自旋转矩效应的概念和原理及应用。重点介绍了电流驱动磁化动力学机制及其研究进展。对基于电流诱发的磁矩翻转原理的几种新型器件的提出、面临的主要问题以及研制的进展情况也进行了综述。     

非共线横向自旋阀结构逆自旋霍尔效应

逆自旋霍尔效应是测量材料自旋输运参数(比如自旋霍尔角、自旋扩散长度等)的重要手段。目前关于逆自旋霍尔效应的实验研究比较多,但理论计算相对缺乏。发展高效精准的计算方法十分重要。本文计算了横向自旋阀结构中,逆自旋霍尔信号随磁铁非共线角度的变化关系。我们的计算针对目前最具前景的常规合金Cu Bi和Cu Ir展开。结果表明Cu Bi的逆自旋霍尔信号最强。对计算的一些困难(比如接触电阻的确定等)也做了讨论。结果对深入理解自旋输运具有一定价值。     

NiO/NiFe/Cu/NiFe自旋阀中巨磁电阻效应的各向异性

用射频磁控溅射的方法制备自旋阀NiO／NiFe／Cu／NiFe,通过改变外磁场、电流以及钉扎层易轴间的相对取向,研究自旋阀中的磁电阻与三者相对取向间的关系。结果表明,在自旋阀中磁电阻效应具有各向异性的特点。各向异性的起因在于磁性材料的磁各向异性和磁性材料中电子散射的各向异性。     

磁矩翻转动力学及研究进展

如何控制单畴磁纳米粒子的磁矩翻转对于磁性数据的存取以及自旋电子学都具有十分重要的意义。本文介绍了斯通纳-沃尔法特极限、斯通纳粒子的概念以及斯通纳粒子磁矩翻转的相关理论及研究进展。     

NiO／NiFe／Cu／NiFe自旋阀中巨磁电阻效应的各向异性

用射频磁控溅射的方法制备自旋阀ＮｉＯ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ,通过改变外磁场,电流以及钉扎层易轴间的相对取向,研究自旋阀中的磁电阻与三者相对取向间的。结果表明,在自旋阀中磁电阻效应具有各向异性的特点,各向异性的起因在于磁性材料的磁各向异性和磁性材料中电子散射的各向异性。     

单畴磁纳米颗粒磁矩快速翻转特性的研究

本文利用微磁学方法对立方体单畴磁纳米颗粒的磁矩翻转特性进行了模拟。研究了在只加翻转场时,单畴磁纳米颗粒的阻尼系数、外场对磁矩翻转的影响。结果表明不同参量情况下磁矩翻转所需时间不同,翻转时间长短,随着阻尼系数变化呈反比,随着外场变化呈反比。而对于最小翻转场来说,粒子尺度越小对其要求越大,阻尼系数越大对其要求越小。当固定阻尼系数时,如果外场远大于最小翻转场,不同体积大小的粒子翻转时间趋于一致,这说明外场很大时,粒子尺度影响可忽略。我们还研究了只加偏压场,但外场施加在不同方向时,单畴磁纳米颗粒的阻尼系数对磁矩翻转的影响。     

过渡金属硫化物基自旋阀中栅压调控的巨磁电阻和非平庸金属状态

在这里,我们从理论上研究了单层过渡金属硫化物基自旋阀器件中的谷分辨和自旋分辨输运,在该器件中,Rashba自旋轨道相互作用和栅极电压同时存在于中心电极中。与传统的半导体相比,非平庸的金属态,如正常的Rashba金属态、异常的Rashba金属态和Rashba环金属态,可以通过Rashba自旋轨道相互作用产生和操纵,而不需要磁效应。对于铁磁自旋阀器件,中心电极中的非平庸金属基态直接与巨磁电阻相关,具有显著的各态关联性和独特性。我们进一步揭示了一个来源于自旋分裂和自旋谷耦合效应的完美的谷和自旋巨磁阻效应。这些谷和自旋分辨特征对基础研究和应用研究都很有趣。     

电场控制交换偏置的原理和研究进展

自旋阀结构是许多自旋电子器件(比如读出磁头、传感器)的基础。传统的自旋阀结构利用了铁磁/反铁磁交换偏置原理并由外磁场对其进行操控。利用电场控制交换偏置的原理制成的电场控制型自旋阀是一种新型结构,具有巨大的潜在应用前景。通过应变调制铁磁材料的应力各向异性场是电场控制交换偏置的重要途径。这种应变调制可通过铁磁材料与巨磁致伸缩材料、压电、多铁性材料的复合来实现。本文将重点介绍铁磁/巨磁致伸缩、压电、多铁性复合结构的应变特性,以及应变对交换偏置的调制原理和研究进展情况。     

稀土配合物单分子磁体研究进展

单分子磁体在超高密度存储、自旋电子器件、量子计算机等领域具有潜在的应用。稀土离子因其存在高电子自旋基态以及很强的自旋轨道耦合和磁各向异性,被广泛应用于磁性材料的制备。近年来,稀土离子用来提高单分子磁体的自旋翻转能垒的研究备受关注,大量具有单分子磁体性能的稀土配合物被合成。本文综述了稀土配合物单分子磁体的合成、结构与磁性研究进展,着重介绍了单核、双核、三核、四核、五核及六核稀土配合物单分子磁体的结构与磁学性质。研究表明,应用元素镝构筑的稀土配合物单分子磁体性能最好,且随着配合物核数的增加,单分子磁体的特性更加明显。展望稀土配合物单分子磁体的研究,今后的研究重点是合成高核稀土配合物和提高磁各向异性能垒。     

层内铁磁-层间反铁磁双层系统零温性质

采用线性自旋波方法研究层内铁磁 层间反铁磁双层系统的零温磁性质 ,考察了不同的层内藕合强度 ,层间藕合强度及自旋值对系统的磁矩和基态能的影响     

团簇Co4P的自旋布居数及磁学性质研究

以团簇Co4P作为非晶态合金Co-P体系的局域结构,对其进行全参数优化计算,最终得到6种优化构型.通过对团簇Co4P 6种优化构型的Mulliken自旋布居数(包括团簇原子各轨道自旋布居数、团簇轨道自旋布居数及团簇原子自旋布居数)进行分析,对团簇Co4P各优化构型的成单电子进行研究,发现Co原子的d轨道成单电子数最多;...     

氧桥联席夫碱GdCo双核配合物磁学性质理论研究

采用DFT-BS方法,以氧桥联GdCo希夫碱双核配合物为研究对象,采用B3LYP泛函在混合基组(Gd/SARC-TZV、Co/TZV、其他SVP)下,选择DHK2相对论效应,数值积分精度使用4.0,计算所得结果与实验测量值最吻合。Mulliken自旋密度分析和分子磁轨道分析显示,磁中心Gd(Ⅲ)主要是自旋极化作用,Co(Ⅱ)主要是自旋离域作用。磁中心间的耦合作用通过氧桥(即Gd1-O_3-Co2和Gd1-O_4-Co2)的超交换作用实现,磁中心间有较强的轨道相互作用,磁轨道主要是由Gd的4~(f_(z~2x))轨道、Co的3~(d_(x~2-y~2))轨道和桥O原子的2p_z轨道组成。     

自旋捕集剂MNP的合成表征和性能的研究

MNP是一种抗磁化合物,具有笼蔽效应功能。主要应用是作为一种自旋捕集剂。由于MNP能捕集生物体系中,经γ辐照或光解产生的多种自由基,给出易检测和鉴定的ESR谱图,是现代研究生物代谢中间过程机理的重要自旋捕集剂。     

二维磁振子晶体点缺陷模耦合特性的研究

利用平面波展开法和超原胞计算,我们研究了存在点缺陷耦合态的二维磁振子晶体(由一种铁磁材料的圆柱体构成正方排列插入另外一种铁磁材料中形成)中自旋波的传播,结果表明该结构中的缺陷使带隙中产生局域态。局域磁振子的这些耦合特性在应用于设计自旋波滤波器方面将有很大的应用价值。     

日本产综研发表CNT多值磁存储器理论

行政法人日本产业技术综合研究所(产综研,AIST)纳米科技研究部门纳米结构物理特性理论研究小组的古门聪士等人通过理论计算得出:使用内含铁磁体、磁金属原子的碳纳米管能够实现磁存储器的多值化。该理论是在日浓淡路梦舞台国际会议大厅举办的“第25届富勒烯·纳米管纪念座谈会”的第二天(即2003年7月24日)以《内含铁磁体、磁金属原子的纳米管、铁磁体接合的自旋相关传导(spin-dependent conduction);有关多值化的探讨》为题而发表的。     

磁冷冻装置

<正> 日本东芝综合研究院,东京工业大学,以及日本科学技术厅金属材料技术研究所协作开发成功磁冷冻装置,这种新型冷冻装置的特点是冷冻效率高,装置小型化,无噪声和振动,可利用超导电磁体的闲置空间。传统的气体冷冻机是通过气体的压缩和膨胀,进行放热和吸热,从而产生超低温。而磁冷冻装置的原理和气体冷冻机不同,前者是利用超导电磁体发生的强磁场,在冷冻过程中,工作介质的磁矩(微小磁体)因外加磁场而引起状态变化(有秩序状态→无秩序状     

铁磁性EE叠氮桥联双核铜配合物磁学性质理论研究

采用密度泛函理论结合对称性破损态方法,选择局域密度近似、广义梯度近似、混合泛函、meta-GGA四类方法和不同基组计算铁磁性μ_2-1,3 N_3叠氮桥联配合物[Cu_2(L2)_2(μ_2-1,3-N_3)_2(Cl O_4)_2]磁耦合常数。结果表明,在TPSS0/def2-TZVP水平下计算的数值与实验值最吻合。分子磁轨道分析显示,分子磁轨道主要由顺磁中心Cu(1)、Cu(2)的3d_(z2)轨道、3d_(xz)轨道、桥联配体N_3~-中N原子的p组成。自旋布居分析表明,顺磁中心Cu(1)、Cu(2)间相互作用以自旋离域为主。     

磁致伸缩效应在生物传感器中的应用

我们致力于无线磁传感技术的研究,该技术基于磁致伸缩原理设计。在外加交变磁场中,磁性膜片受磁场激发产生磁矩,将磁能转换为机械能,并产生沿长度方向伸缩振动,即磁致伸缩。当交变磁场频率与磁性膜片机械振动频率相等时,磁片产生共振,具有最大振幅,此时振动频率为磁性膜片共振频率。当磁性膜片传感器表面负载质量发生变化时,其共振频率也会随之改变。由于磁性膜片本身是磁性的,其伸缩振动产生磁通,产生的磁通可由检测线圈检测,信号经放大后由外部仪器测定。磁弹性传感器中信号的激发与传送是通过磁场进行的,传感器与检测仪器之间没有任何物理连接,属于无线无源传感器。磁弹性传感器的无线无源特征使其在活体、在体分析、密闭容器中的无损检测等领域具有广泛的应用前景。如pH传感器、免疫传感器。     

NiO/Co/Cu/Co/NiFe自旋阀多层膜研究

采用射频磁控溅射方法制备了一系列自旋阀多层膜。在Cu/NiFe界面处插入适当厚度的Co薄层,可增强界面处的自旋相关散射,增大自旋阀的MR值。用绝缘材料NiO作钉扎层,在大磁场中淀积了NiO/Co/Cu/Co/NiFe底自旋阀,其最大MR值达6％。