磁性物质中的电荷-自旋输运10学时

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1、磁性物质中的电荷－自旋输运（10学时）各种磁电阻效应*巨磁电阻（GMR）效应――Mott两流体模型*隧道磁电阻（TMR）效应――Julliere公式*自旋电子学――Schmidt障碍*CMR效应――Zener双交换模型极地光磁场中的电子（Lorentz力）极地光托克马克磁控溅射电子显微镜电子的自旋正常磁电阻铁磁金属能带镍的电子状态密度DOSdiligentelectronslazyelectrons能带的交换劈裂导致物性的自旋极化电子的两个自旋子带，状态密度（DOS）不等1，自发磁矩

2、来源于整体（lazyelectrons）2，电流极化来源于Fermi面附近（diligentelectrons）Mott二流体模型（1936）T<

3、各向异性。(1940）→铁磁体的各向异性磁电阻解释（AMR）(1951)→自旋Hall效应（SHE）(1999)层间AFM耦合（1986）GMR效应1988，A.Fert等，Gruenberg等TMR的再发现1995年Miyazaki(JMMM)必要条件两个特征长度：长程交换耦合λ≦2纳米（Cr1。8nm；Cu1。2nm）平均自由程L≈10纳米多层膜中单层厚度t：接近λ，但是要远小于L。特征长度和表征方法1A1nm10nm100nmDirectexchangelength…………━RKKYexc

4、hangelength……………▄▄▄Magneticdipolarlength…………………..……….━━━━Meanfreepath……..……….……..………...▄▄▄Spindiffusionlength………………………………...▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄XRD………..…………………..━━━━━━━━━TEM………….……………….....━━━━━━━━━━━━SEM……………………………………━━━━━━━━━SPM…………..………………....━━━━━━━━━━━━GM

5、R和TMR的应用成绩：HDR的读出磁头MRAM原理：磁场控制电阻――磁敏电阻，被动器件！需要：主动器件？控制电流。全金属GMR晶体管太困难，功率放大？？迁移率低+结区宽GMR和TMR的应用（续）1，BipolarSpintransistor无功率增益2，Spinfield-effecttransistor金属电极＋半导体通道金属存在spininjection问题3，SpinvalvetransistorPt/Co/Cu/Co集电极电流太低，信噪比低4，Spinsingle-electrontun

6、nelingdevices自旋堆积产生的非平衡态问题自旋电子学的提出（1）物理和主动（active）器件（2）要求和进展自旋弛豫长度很长提高自旋注入效率磁性半导体作为“自旋源”光学、电学方法进展庞磁电阻（CMR）（1）CMR的再发现薄膜技术JonkerandvanSanten(1950)Jin，Tiefeletal(1994)庞磁电阻（CMR）（续）（2）为甚麽有兴趣？Mott绝缘体高温超导、CMR、重费米子、巡游电子、量子Hall效应强关联电子体系超越“传统的能带理论”。几种MR效应物理理解上

7、的进展表现相似、本质迥异AMR,GMR,TMR能带理论基础上的“散射过程”。CMR非能带理论的“强关联跃迁过程”。CMRLa0.7Ca0.3MnO3/STO薄膜在稍低于Tc时的扫描隧道谱（看下一张图）随磁场增加共存的绝缘相与金属相团簇此消彼长Science285,(1999)1540各种“电子学”1，电荷电子学电压（改变）电荷状态，（控制）电流2，磁电子学磁场（改变）磁矩状态电子（控制）电阻3，自旋电子学电场或光（改变）电荷自旋状态（控制）电流4，轨道电子学电场或光（改变）轨道状态（控制）电流轨

8、道电子学？激光电场改变轨道状态，然后回复。（看下一张图）时间分辨的偏振光显微镜的有序态的像。脉冲激光（E＝1.5eV）照射La0.5Sr1.5MnO4平面。经过1ms后，轨道状态恢复原状。激光电场改变轨道状态结束