氧化物稀磁半导体的本征铁磁性及其应用

<正>电子具有电荷和自旋两个重要属性,传统的半导体器件仅利用了电子的电荷属性,稀磁半导体材料可以同时利用电子的电荷和自旋属性,成为未来半导体自旋电子器件的关键材料之一。人们期望通过对稀磁半导体材料的研究获得具有非易失、多功能、超高速和低功耗等特性的半导体自旋器件,这对材料和信息技术领域都将是一场质的革命。从上世纪80年代末90年代初,人们就开始关注Mn掺杂III—V族稀磁半导体材料,如(In,Mn)As和(Ga,     

科研人员发现基于ⅠⅡⅤ族半导体的新型稀磁体

中科院物理所／北京凝聚态物理国家实验室（筹）极端条件实验室靳常青研究组近期发现了一类新的基于Ⅰ—Ⅱ—Ⅴ半导体的稀磁体Li（Zn,Mn）As并在稀磁材料上成功实现了自旋和电荷分别注入和调控。该研究组发现,Li（Zn,Mn）As在3％Mn掺杂量既可具有接近3个Bohr磁子的饱和磁矩（Mn2＋高自旋态的最大饱和磁矩为5个Bohr磁子）,     

稀磁半导体材料的研究进展概述

稀磁半导体的研究对于自旋电子学器件的研发与应用具有极其重要的意义。宽带隙ZnO基稀磁半导体因其具有独特的光电性能而备受青睐,尤其是在Ditle等人预言p型ZnO基稀磁半导体具有室温铁磁性之后,从而引起了人们的关注。虽然许多科研人员在ZnO基稀磁半导体材料的研究方面取得了丰硕的成果,但迄今为止所报导的结果大相径庭,仍然还有很多问题存在争议,尤其在磁性方面。常规的稀磁半导体制备方法,如磁控溅射和脉冲激光沉积技术等,均需要很高的生长温度,高生长温度容易催生颗粒在薄膜中的形成,但其低温下制备也难以保证薄膜的质量。运用等离子体增强化学气相沉积法制备稀磁半导体薄膜,具有无法比拟的优越性,对稀磁半导体的研究具有非常重要的学术意义和实用价值。     

自旋交叉科学研究

自旋是自然界粒子的基本属性,在现代科技如磁共振影像、磁存储中有着重要应用.近三十年来,随着实验技术的巨大进步,人们对自旋的调控达到了新的高度,现已能在微观尺度上对少量乃至单个自旋进行高精度地控制和测量,为开启全新的自旋应用带来了重大机遇.通过发展新颖的具备变革性特征的自旋科学技术,有望促成前沿交叉科学研究中的重大突破,...     

元素掺杂WS2与SnO磁电子性质的第一性原理计算研究

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(WS2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WS2、SnO是带隙为1.96 ...     

超大各向异性磁电阻效应的研究进展

<正>由于电荷、自旋、轨道、晶格之间的耦合作用,强关联体系呈现了许多有趣的物理特性。在掺杂的钙钛矿型锰氧化物Ln_(1-x)A_xMnO_3中(Ln和A分别为稀土和碱土离子),通过掺杂、应力、外场等可以引起电荷、自旋、轨道、晶格之间耦合的微妙变化,从而引起显著的物理性质的改变。中国科学院宁波材料技术与工     

铁磁-量子点-超导体异质结中的自旋电导(英文)

分析铁磁-量子点-超导体异质结中,量子点内存在自旋翻转相互作用时的自旋输运问题.采用非平衡格林函数方法,计算隧穿自旋流和自旋电导.结果表明,即使在一般温度和自旋极化强度下,自旋电导依赖于铁磁体内交换场方向,产生可控的巨自旋磁阻效应.     

最小电脑记忆体诞生

日前,美国物理学家实现了在原子核磁自旋中存储信息近两分钟,从而制造出目前最持久的自旋电子器件,这也可能是世界上最小的电脑记忆体。     

科研进展

我国科学家提出自旋流正确定义物理所施均仁研究员与北京应用物理和计算数学研究所张平研究员,Texas atAustin大学牛谦教授及其博士生肖迪合作,深入研究了自旋流的概念,发现传统定义的自旋流是不完整与不可测量的。正确定义的自旋流算符应该是自旋位移算符(即自旋与位置算符的乘积)对时间的全导数。只有这样定义的自旋流才能满足非平衡态热力学的基本要求,从而可以在实验中直接地测量。该工作解决了自旋电子学领域的一个基本问题,对后续的研究有着重要的意义。如,日本的Nagaosa小组利用这个定义对半导体材料中的自旋霍尔效应重新作了计算,…     

使电子自旋方向守恒的方法

正如真空中运动的一个物体趋于运动一样,一个自旋电子的轴也趋于保持在固定方向上。这两种现象都符合从真空均匀性最终推导出的守恒定律。相比之下,在一种半导体中运动的～个电子会看到一个由带电原子组成的晶格,这些原子以接近光速1％的速度飞过该电子,使其自旋方向发生很大波动。现在,Koralek等人发现,向一种半导体施加一个外部电场,可精确平衡这种带电晶格的自旋去稳定效应。随后,整个电子气的集体自旋（而不是每一单个粒子的自旋）会成为一个新的守恒量——一种非常适合“自旋电子学”应用的性质。     

巨磁电阻（GMR）自旋阀浅析

2007年的诺贝尔物理学奖颁发给德、法的两位科学家,以表彰他们在19年前各自独立发现了巨磁电阻效应,为现代信息技术和电子学新领域的发展所作出的奠基性贡献。GMR自旋阀在各类GMR微电子元件中占有举足轻重的地位,它的应用创造了一个从GMR效应基础研究到GMR磁电子器件开发的奇迹。     

自旋滑车游艺机的自旋运动状态分析

自旋滑车游艺机是一种新型的滑行类游艺机,其自旋运动,主要是利用自旋滑车旋转部分的质心相对于其旋转中心产生或作用的偏心矩而产生的.文章就其典型运行状态,对其自旋运动的实现做出了简要分析.     

关于流体中物体相互作用的探讨

一、自旋体的“流体磁场”及其相互作用当圆筒或圆柱体在静止的粘性流体中绕其对称轴自转时,会带动表面附近的流体一起旋转,这种旋转流体类似于电荷自旋产生的磁场,在此不妨称之为“流体磁场”,其角速度方向就是磁场方向,如图1所示,将圆柱体用丝线悬挂并使其在空气中旋转,所带动的气流如箭头所示。图2流体中两同向旋转的圆盘之间相吸图1圆筒在流体中旋转形成流体磁场如果流体中两个以角速度ω同向自旋,半径为r的圆盘排列在一直线上,每个圆盘的两个表面都会带动流体一起旋转,但居于两圆盘之间的流体会因受到两盘的同向带动而速度变得较快,平…     

起舞于电子薄膜——记电子科技大学微电子与固体电子系教授金立川

<正>就像地球公转的同时也在自转一样,在半导体芯片中,电子也在一边围绕原子运动,一边如芭蕾舞者般自我旋转。自旋与电荷,是电子的两个内禀物理属性,各有千秋。但自电子学诞生以来,科学家基本都在关注电荷的流动,而对电子的自旋知之甚少。后摩尔时代,随着功耗增大带来的热壁垒和尺寸减小导致的量子壁垒横亘在前,电子器件的发展遇到了阻碍。正是此时,电子的自旋特性映入人们的眼帘。科学家发现,在纳米级的磁性薄膜材料中,电子产生了一种巨磁电阻效应,在有无外磁场作用的两种情况下,电阻变化很大。基于这种电子新自由度,     

氧化锌掺杂的研究进展

氧化锌是一种新型的、性质优良的半导体材料,在光、电、磁等方面都有着非常重要的作用,而对氧化锌进行掺杂其他元素的研究越来越受人关注。本文对不同的掺杂物所进行的研究进展进行了阐述。     

非中心对称超导体的序参量宇称混合效应:比热与自旋磁化率(英文)

在非中心对称超导体中,反对称的自旋-轨道耦合会导致自旋单态配对与三重态配对的混合.这里主要关注重费米子超导体CePt3Si,研究自旋-轨道耦合以及宇称混合对该系统比热和自旋磁化率的影响,得到了与实验可以比拟的理论结果.     

有机共轭小分子晶体薄膜中存在半导体本征光生自由载流子的实验证明 ——记中国科学院物理研究所软物质科学实验室 翁羽翔课题组

分子间相互作用的间距对物质性质及功能的影响至关重要.自然界光合生物仅仅用少数的几类色素分子便实现了光的捕获、能量传递和电荷分离的过程,最终演化出一个丰富多彩的生命世界.对光合反应系统的结构和功能的深入研究揭示,光合系统只是通过调控色素分子间的聚集方式和相互作用的距离,就能够让相同的色素分子承担不同的角色.物理学家通过实现硅原子间的共价成键作用,制备了半导体三维晶体材料,在原子轨道分裂能级的基础上实现了能级连续的导带和价带,并形成了光学跃迁的能隙.进一步引入P-N结电场,实现集太阳光捕获、电荷分离及电流输出的无机类半导体光伏电池.     

单层MSi_2N_4的电子结构与磁性研究

二维材料的发现开启了研究二维材料磁性的大门,为实现新功能器件拓宽了思路。基于第一性原理计算方法,本文研究了MSi_2N_4(M=Sc, Ti, V,Cr, Mn, Fe, Co, Ni和Cu)体系材料的电子结构和磁特性。结果表明,MSi_2N_4具有丰富的磁特性,CrSi_2N_4材料是非磁的半导体材料,而MSi_2N_4(M=V,Mn, Fe, Co, Ni, Cu)为普通的磁性金属。MSi_2N_4(M=Sc, Mn, V)表现出半金属特性,费米能级附近的电子可以实现100%的自旋极化,研究结果为自旋电子器件上的应用提供了理论依据和模型,在自旋电子器件上具有潜在的应用价值。     

德成功测量单个原子间磁耦合特性

近日,德国汉堡大学的科学家成功对单个原子问磁耦合特性进行了直接测量,其结果和于利希研究中心超级计算机的计算结果一致。原子磁性数据存储和新型自旋电子器件的研发又迈出了重要一步。相关成果发表在近期的《自然·物理》杂志网络版上。     

大学物理教学中对光偏振现象的量子论解释

对大学物理课程中没有涉及的部分--用量子力学理论解释光偏振现象进行了讨论.运用量子态叠加的基本原理和方法,以尽量不超出大二学生知识范围的方式分析光偏振状态和光子自旋角动量的对应关系,并简单介绍了光偏振在工程技术领域的多种应用.