半导体自旋电子学的研究与应用进展

简单介绍了半导体自旋电子学的研究对象和内容,主要包括磁性半导体、磁性/半导体复合结构、非磁性半导体量子阱和纳米结构中的自旋现象,以及半导体的自旋注入等.综述了半导体自旋电子学目前的研究进展及其在自旋电子器件和量子信息处理中的应用.     

自旋电子学的研究现状

自旋电子学主要研究电子自旋在固体物理中的作用,是一门结合磁学与微电子学的新兴交叉学科。本文简单介绍了自旋电子学的概念及其内容,综述了自旋电子学目前的研究,尤其是半导体自旋电子学。最后对自旋电子器件的应用进行了展望。     

自旋电子学功能材料

巨磁电阻效应的发现开拓了磁电子学的新领域,20世纪90年代,磁电子学得到迅速的发展,并在应用上取得显著的经济效益与巨大的社会效应,本世纪初,研究的重点已转移到半导体自旋电子学的新方向,并已取得重要的进展.本文将结合我们科研组的研究工作,概述从磁电子学到半导体自旋电子学材料的发展,重点介绍稀磁半导体材料研究的进展.     

半导体自旋电子学功能材料的研究进展

巨磁电阻效应的发现开拓了磁电子学的新领域，20世纪90年代，磁电子学到了迅速的发展，并在实际应用方面取得了显著的经济效益与巨大的社会效益，本世纪初，研究重点已转移到新的半导体自旋电子学方向，并取得了重要进展。本文结合作者率领的科研组的研究工作，阐述了从磁电子学材料到半导体自旋电子学材料的发展概况，其中，重点介绍了稀磁半导体材料的研究进展。     

自旋电子学的研究现状和未来发展趋势

自旋电子学是目前固体物理和电子学中的一个“热点”，其中心议题是利用和控制固体，尤其是半导体中的自旋自由度。本主要内容是：1、MBE生长的Ⅲ-Ⅴ族基铁电薄膜和异质结构，2、具有高铁磁转变温度的Mm6掺杂的GaAs／P-A1GaAs异质结及与自旋相关性质的控制，3、Si基自旋电子学。     

科学家研制出改进的磁半导体三明治材料

据中国科技信息网报道：美国俄亥俄大学的科学家们制造了一种改进的磁性半导体材料，解决了自旋电子学领域多年来未解决的问题。与经典的电子学中利用电子的电荷不同，自旋电子学集中利用电子的自旋来携带和储存信息。自旋电子学将通过更高的运行速度、更强的存储能力和更少的能耗，给电子工业带来重大的变革。     

应重视自旋电子学及其器件的产业化

法国的AlbertFert教授与德国的Peter Grtinberg因在纳米多层膜的磁性结构中发现巨磁电阻效应(GMR)而荣获2007年度的诺贝尔物理学奖,电子具有电荷与自旋2个自由度,在传统的电子学中,仅仅是电荷被电场调控,称之为电荷为基的电子学,而GMR效应的发现开拓了有效地控制自旋制备新颖电子器件的基础,自旋电子学可定义为以自旋为基的电子学,其中自旋在器件中起着核心的作用。目前,自旋电子学效应已呈现出丰富多彩的重要的技术上的应用,自旋电子学是十分重要的具有战略意义的研究领域,列入发达国家重点支持的计划中。从物理学的观点来看,过去的世纪属于电荷的世纪,那么未来的世纪可能属于自旋的世纪。     

自旋Seebeck效应实验研究进展

自旋Seebeck效应是自旋热电子学(Spin caloritronics)领域中反映自旋流和热流之间相互作用关系的重要物理现象。它具有重要的科学研究价值和深远的应用前景,得到了国内外相关研究组织的广泛关注。通过对自旋Seebeck效应的研究意义进行简单介绍,重点分析了由热流激发自旋波(自旋流)引起的自旋Seebeck效应的物理机制,并对其探测方法以及现阶段存在的问题进行了着重阐述。     

科学家研制出改进的磁半导体三明治材料

美国俄亥俄大学的科学家们制造了一种改进的磁性半导体材料。这个三明治结构中间的氮化镓和镓锰合金层几乎消灭了半导体和铁磁层间的混合，并允许电子自旋被控制，解决了自旋电子学领域多年来未解决的问题。     

自旋波电子学研究进展

近年来,传统的半导体工艺遭遇瓶颈,摩尔定律逐渐失效,亟需寻找下一代新型电子元器件.伴随着自旋波电子学的蓬勃发展,电子白旋作为一种信息传输的媒介引起了人们的广泛关注.白旋波是电子白旋的集体进动模式,是磁振子的宏观体现.自旋波电子学旨在利用自旋波的特性实现低功耗的信息器件制备,为下一代电子元器件的发展和应用提供可靠的理论基...     

Cu_2O纳米材料研究现状

主要从半导体光催化、太阳能电池、自旋电子学等领域介绍了Cu_2O纳米材料的研究现状,分析应用研究中的问题和解决之法,并展望其在未来的综合应用。     

南京大学磁性材料研究中的若干进展

简要报道了近年来在南京大学磁性材料研究中的若干进展，内容涉及：核壳结构复合纳米材料的制备与磁性，原子尺度磁性材料的自组织制备，各向异性永磁薄膜，轻稀土巨磁致伸缩材料，磁致冷材料，多铁性材料，双钙钛矿室温隧道磁电阻效应，自旋电子学材料，稀磁半导体中的RKKY互作用及团簇化对铁磁性的影响，有机体系中的自旋输运等。     

磁电子学的应用进展

把磁性元件和电子学元件结合起来的磁电子学器件,已开始出现实验室和商业化产品。本文介绍了磁电子学在计算机读出磁头,随机存取存储器,磁传感器,自旋晶体管和自旋阀晶体管中的应用,描述了它们的工作原理,性能特点及研究现状和发展趋势。     

界面自旋翻转对有限尺寸的铁磁体/非磁性半导体/铁磁体体系自旋注入的影响(英文)

本文考虑了界面自旋翻转效应后对有限尺寸的铁磁体/非磁性半导体/铁磁体异质结中的自旋注入问题进行了系统的理论探讨.由于自旋在两种介质界面上发生的翻转散射,自旋极化流的每一个分量在界面上都不可能连续.计算结果表明,当自旋注入效率从0增加到100%的过程中,铁磁体/非磁性半导体/铁磁体异质结的隧穿磁阻增大了两个数量级.这一事实证明界面的自旋翻转效应直接影响着铁磁体/非磁性半导体/铁磁体异质结的隧穿磁阻.     

ZnO基稀磁半导体薄膜材料研究进展

稀磁半导体(DMSs)材料同时利用了电子的电荷和自旋属性, 具有优异的磁、磁光、磁电等性能, 在材料科学和未来自旋电子器件领域具有广阔的应用前景. 本文对近几年来ZnO基稀磁半导体薄膜材料研究进展作一综述, 对研究热点和存在问题作一评价, 提出解决的思路, 最后对DMSs器件的潜在应用作简单介绍.     

锰氧化物La_(0.5)Sr_(0.5)MnO_3掺杂Y的改性研究

锰氧化物LaSrMnO系列材料是一类有用的自旋电子学材料。La0.5Sr0.5MnO3是一种铁磁金属性材料。利用了在La位掺杂Y的方法来改变La0.5Sr0.5MnO3的金属性而保持它的铁磁性。通过样品输运和磁化强度等的测量对La0.45Y0.05Sr0.5MnO3样品的物性进行了研究,获得了居里温度Tc=292K的亚铁磁半导体样品。     

各向异性磁电阻材料的研究进展

各向异性磁电阻效应是自旋电子学中的一种非常重要的物理现象,其在诸多相关领域有着广泛的应用前景,因而也是材料科学研究中最具吸引力的方向之一。分别介绍了传统坡莫合金各向异性磁电阻、隧穿各向异性磁电阻、弹道各向异性磁电阻、库仑阻塞各向异性磁电阻、异常各向异性磁电阻以及反铁磁隧穿各向异性磁电阻的研究进展,提出了一些研究中面临的挑战并对发展方向作出展望。     

自旋在有机半导体中的输运

当前的微电子器件主要是通过控制半导体中载流子的电荷来存储、处理和传输信息,电子的自旋自由度长期在这些应用中被忽略。自旋电子学主要是研究与载流子的自旋相关的各种现象和效应,为在微电子器件中集成这些自旋效应,产生各种更新更强的功能的自旋器件奠定基础。有机半导体材料由于自旋轨道作用和超精细作用很弱,自旋扩散长度被认为很长,因而是一种具有很强应用潜力的自旋电子材料。最近,我们研究组首次成功的在低温下,以有机材料Alq_3作为中间层,La_(2/3)Sr_(1/3)MnO_3(LSMO)和Co分别作为两个电极的三明治结构中,低温下获得了高达40%的巨磁电阻效应。磁电阻随有机材料厚度的增加指数衰减,根据修正后的Jullierre模型,自旋扩散长度估计为约45nm。另外,巨磁电阻效应随温度的升高而降低,在温度较高时,样品除了有巨磁电阻效应之外,还明显表现出一种物理机理完全不同的高场磁电阻效应,电阻随磁场的增加而持续降低。为了进一步研究这种高场磁电阻效应的物理机理,我们制备了仅有一个铁磁性电极的有机发光二极管LSMO/有机/Al器件,实验结果表明高场磁阻效应与有机材料和制备方法无关,同时,发光器件的电致发光效应随磁场的增大而...     

飞秒脉冲激光诱导超快自旋动力学研究进展

当前,由于自旋电子学器件的工作频率越来越高,磁性材料中超快自旋动力学的研究已经成为凝聚态物理领域的一大研究热点.同时,飞秒脉冲激光泵浦磁性材料导致的超快白旋动力学现象蕴含丰富的物理内涵,涉及到电子、声子和白旋在非平衡态下的量子多体相互作用等基本问题,从而开辟了磁学研究的一个新方向——飞秒磁学.基于此,系统综述了飞秒脉冲...     

基于Heusler合金的自旋零能隙半导体

自旋零能隙半导体是一类具有接近100%的高自旋极化率,同时与工业半导体具有良好兼容特性的新型自旋电子学材料,在自旋注入、自旋晶体管中具有潜在应用前景。从理论计算的电子结构,结合实验的磁性、输运性质能方面对包括Hg_2CuTi型,LiMgPdSn四元等比型的Heusler自旋零能隙半导体及其研究进展进行了概述。阐明了Heusler合金中自旋零能隙半导体形成的机制和经验规律,揭示出原子有序、组分调制对自旋零能隙半导体性质的影响。通过对基于Heusler自旋零能隙半导体的自旋注入体系的构建,展望了自旋零能隙半导体的发展趋势和潜在应用。