现代物理基础丛书:自旋电子学【正版】 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子版 mobi 在线

《现代物理基础丛书：自旋电子学》由十余位国内对自旋电子学前沿有研究经验的著名学者撰写，共10章.较深入地论述了自旋电子学的主要内容、形成与展望，兼顾理论、实验和应用.包括，多层膜与颗粒体系的磁性和巨磁电阻；磁性隧道结，特别是较新发展的MgO单晶隧道结的结构、理论和应用；庞磁电阻材料的理论、实验与应用；稀磁半导体的磁性、磁输运等以及相关的异质结构和自旋注入等研究；磁电阻理论，包括铁磁金属的散射理论、界面效应和介观体系中的磁电电路理论；铁磁/反铁磁界面的交换偏置在器件中的作用和基本性能，主要的实验研究和理论模型；自旋动量矩转移效应、电流引起磁化的原理和在自旋阀、隧道结、铁磁体-量子点耦合等系统中的研究，自旋动量矩转移引起的磁畴转动、畴壁位移、自旋波激发、自旋泵浦、自旋流等的原理和应用，电流引起磁化与传统的磁场引起磁化的比较；自旋电子学的应用及代表性的器件，包括传感器、读出头、磁电阻随机存储器以及自旋晶体管等。

序第1章自旋电子学的形成与发展1.1两个历史性突破1.2各种磁电阻和巨大磁电阻1.2.1各向异性磁电阻1.2.2正常磁电阻1.2.3巨磁电阻1.2.4隧道结磁电阻1.2.5庞磁电阻1.3巨磁电阻的基本原理和发现的背景1.3.1铁磁金属的导电和自旋相关导电的基本原理1.3.2多层膜中的层间反铁磁交换耦合与巨磁电阻的发现1.3.3发现巨磁电阻的物质基础是纳米技术的发展1.420多年来自旋电子学的发展及成就1.4.1振荡型的层间交换耦合1.4.2巨磁电阻走向应用的关键，溅射工艺的采用和自旋阀1.4.3半金属引人关注1.4.4磁性隧道结不断取得惊人的进展1.4.5CMR材料形成一大类新材料和物理的研究领域1.4.6半导体自旋电子学的发展1.4.7探索中的自旋逻辑元件和自旋计算1.5自旋动量矩转移——一个新的历史性突破1.6自旋电子学的应用与开发1.7结束语参考文献第2章颗粒体系中的磁电阻效应2.1颗粒体系中的静磁特性2.1.1单畴临界尺寸2.1.2超顺磁性2.2颗粒体系中的输运特性2.3金属/金属型颗粒膜的巨磁电阻效应2.4间断膜的巨磁电阻效应2.5金属/绝缘体型颗粒膜的磁电阻效应2.6纳米颗粒固体的磁电阻效应2.6.1熔淬薄带的磁电阻效应2.6.2机械合金化制备的纳米固体的磁电阻效应2.6.3纳米微晶材料的磁电阻效应2.7有机介质中颗粒体系的磁输运2.8结束语参考文献第3章磁性隧道结及其隧穿磁电阻效应和器件的应用3.1磁性隧道结的结构原理和发展简介3.2微米和纳米尺度磁性隧道结的微制备和加工3.2.1磁性隧道结多层膜的沉积和生长3.2.2掩膜法制备磁性隧道结3.2.3深紫外曝光法制备磁性隧道结3.2.4电子束曝光制备纳米磁性隧道结3.2.5聚焦离子束刻蚀法制备纳米磁性隧道结3.2.6磁性隧道结势垒层的氧化和热处理工艺3.3磁性隧道结的电极和势垒等常用材料3.3.1具有高自旋极化率的铁磁单质金属及其合金材料3.3.2具有高自旋极化率的半金属电极材料3.3.3具有垂直各向异性的金属磁电极材料3.3.4稀磁半导体电极材料3.3.5磁隧道结的势垒材料3.3.6磁性隧道结中的几种有代表性的反铁磁钉扎材料3.4磁性隧道结的种类3.4.1三明治结构磁性隧道结3.4.2自旋阀式钉扎型磁性隧道结3.4.3双势垒磁性隧道结3.4.4半金属磁性隧道结3.4.5垂直各向异性磁性隧道结3.4.6稀磁半导体复合型磁性隧道结3.4.7超导复合型磁性隧道结3.4.8颗粒膜复合型磁性隧道结3.4.9有机复合型磁性隧道结3.4.10多铁性复合磁性隧道结3.4.11平面型自旋阀结构3.5磁性隧道结中的量子效应及其磁电性质3.5.1磁性隧道结的磁电阻对温度和偏压依赖关系3.5.2磁性隧道结中的非弹性隧道谱3.5.3自旋极化电子的磁激子、声子及杂质辅助隧穿3.5.4磁性隧道结Co001/Cu001/Al-O/NiFe中的量子阱效应3.5.5磁性隧道结的反常霍尔效应3.5.6双势垒磁性隧道结中的磁电阻振荡效应3.5.7双势垒磁性隧道结中的顺序隧穿模型3.5.8双势垒磁性隧道结中的自旋散射效应和自旋翻转长度3.5.9双势垒磁性隧道结中的自旋相关库仑阻塞磁电阻效应3.5.10非磁性电极隧道结中的自旋相关库仑阻塞磁电阻效应3.6单晶磁性隧道结的性原理计算和研究方法3.6.1LayerKorringa-Kohn-Rostoker性原理计算方法3.6.2单晶磁性隧道结Fe/MgO/Fe的隧穿磁电阻效应3.6.3单晶磁性隧道结Fe/FeO/MgO/Fe的隧穿磁电阻效应3.6.4单晶磁性隧道结Fe/Mg/MgO/Fe和Fe/Mg/MgO/Mg/Fe的隧穿磁电阻效应3.6.5单晶磁性隧道结Fe/MgO/Au，Ag/Fe中的量子阱效应3.6.6单晶双势垒磁性隧道结Fe/MgO/Fe/MgO/Fe的量子阱效应3.6.7单晶磁性隧道结Co/MgO/Co的隧穿磁电阻效应3.6.8单晶磁性隧道结Fe/Co/MgO/Co/Fe的高隧穿磁电阻效应3.6.9单晶磁性隧道结CoFe/MgO/CoFe的能带结构及磁电阻特性3.6.10单晶磁性隧道结Fe/MgO/Cr/Fe的振荡隧穿磁电阻效应3.6.11磁性隧道结CoFeB/MgO001/CoFeB的晶体结构和磁电阻效应3.6.12磁性隧道结新势垒MgAl2O4、ZnAl2O4、SiMg2O4、SiZn2O4等材料的探索3.7有机复合磁性隧道结的性原理计算方法简介3.7.1有机复合磁性隧道结实验及理论背景3.7.2性原理与非平衡格林函数3.7.3纳米分子器件的自旋相关输运问题3.7.4铁磁/有机LB膜势垒/铁磁-复合型磁性隧道结的计算研究3.7.5NaCl单晶势垒磁性隧道结的自旋相关输运问题3.8磁性隧道结中的自旋转移力矩效应及其应用3.8.1磁性隧道结中的自旋转移力矩效应3.8.2纳米环状磁性隧道结中的自旋转移力矩效应3.8.3纳米椭圆环状磁性隧道结中的自旋转移力矩效应3.8.4纳米环状磁性隧道结在纳米振荡器中的应用3.8.5纳米柱状磁性隧道结在纳米振荡器中的应用3.9磁性隧道结在原理型和实际器件应用上的典型范例3.9.1磁性隧道结在计算机磁读头方面的应用3.9.2磁性隧道结在磁敏传感器方面的应用3.9.3磁性隧道结在磁随机存储器方面的应用3.9.4磁性隧道结在自旋晶体管和场效应晶体管方面的应用3.9.5磁性隧道结在磁逻辑器件方面的应用3.9.6磁性隧道结在忆阻器方面的应用3.10磁性隧道结的研究展望第3章附录磁性隧道结的发展历史及其有代表性的优化结构参考文献第4章庞磁电阻材料4.1锰氧化物的结构及其庞磁电阻效应4.1.1锰氧化物的晶格和电子结构4.1.2庞磁电阻效应和组分调节4.1.3层状钙钛矿结构锰氧化物的性质及其磁电阻效应4.1.4其他庞磁电阻材料4.2钙钛矿锰氧化物的电荷/轨道有序相4.2.1锰氧化物的电荷和轨道有序态4.2.2锰氧化物的电荷和轨道有序态的融化4.3钙钛矿锰氧化物的输运性质4.3.1高温输运性质——极化子输运4.3.2低温输运性质——本征输运4.4庞磁电阻效应的机制——相分离图像4.4.1早期的理论模型4.4.2锰氧化物的理论模型——模型和参数4.4.3锰氧化物的理论模型——单轨道模型、双轨道模型和相分离4.4.4锰氧化物不均匀性的试验证据——理论同试验的比较4.4.5相分离图像下输运性质和庞磁电阻效应4.5锰氧化物的低场磁电阻效应4.5.1锰氧化物的低场磁电阻效应及其理论模型4.5.2低场磁电阻效应的增强4.6锰氧化物在自旋电子学中的应用4.6.1基于锰氧化物的磁隧道结4.6.2基于锰氧化物的电场效应器件4.6.3高温超导铜氧化物/锰氧化物夹心结构和自旋极化载流子注入4.7庞磁电阻材料目前存在的问题和展望参考文献第5章稀磁半导体的研究进展5.1引言5.2Ga，MnAs薄膜制备及其结构特征5.3Ga，MnAs磁性质5.4Ga，MnAs磁输运性质5.5Ga，MnAs磁光性质5.5.1磁圆偏振光二色性谱MCD谱5.5.2法拉第旋转5.5.3拉曼散射谱5.5.4铁磁共振谱5.6提高Ga，MnAs居里温度的方法5.6.1生长后低温退火热处理5.6.2共掺杂5.7空穴载流子导致铁磁性5.8Ga，MnAs的异质结构5.8.1Ga，MnAs和GaAs的带阶5.8.2Ga，MnAs/GaAs多层膜结构5.8.3Ga，MnAs基三层膜结构的自旋相关散射、层间耦合和隧穿磁阻5.8.4Ga，MnAs自旋共振隧穿二极管5.9Ga，MnAs铁磁性的电场控制5.10半导体异质结构中的自旋注入5.10.1Ga，MnAs等稀磁半导体向半导体的自旋注入5.10.2铁磁金属向半导体中的自旋注入5.11其他稀磁半导体的研究进展5.11.1GaN基稀磁半导体5.11.2Ⅳ族稀磁半导体5.11.3Ⅲ-Ⅵ族稀磁半导体5.11.4Ⅳ-Ⅵ族稀磁半导体5.11.5氧化物稀磁半导体5.11.6稀磁半导体量子点5.12展望参考文献第6章磁电阻理论6.1引言6.2铁磁金属电子结构6.3杂质散射6.4单界面6.4.1弹道方式6.4.2考虑能带效应下的界面电导6.4.3自旋积累效应6.4.4铁磁体/超导体界面的Andreev反射效应6.5磁电电路理论6.6铁磁隧道结的隧穿磁电阻效应6.6.1非相干的电子隧穿6.6.2电子的相干隧穿6.7钙钛矿结构的锰氧化物的庞磁电阻效应6.7.1未掺杂LaMnO3的电子自旋、电荷和轨道6.7.2掺杂LaMnO3的双交换机理6.7.3锰氧化物中的量子相变参考文献第7章交换偏置7.1引言7.2交换偏置的基本特征7.3基本测量方法7.4理论模型参考文献第8章自旋角动量转移效应8.1引言8.2自旋转移效应的提出8.3几类磁性多层纳米结构中的自旋转移效应8.3.1磁性隧道结中的自旋转移效应8.3.2铁磁体-Marginal费米液体-铁磁体双隧道结中的自旋转移效应8.3.3铁磁体-量子点-铁磁体耦合系统中的自旋转移效应8.4自旋转移效应对畴壁动力学的影响8.5自旋转移效应的实验进展8.6结束语参考文献第9章自旋动量矩转移矩对传统技术磁化的发展9.1自旋动量矩转移，物理和技术上的历史性突破9.2传统铁磁学中的磁场诱导磁化9.2.1磁化的可逆转动和不可逆转动Stoner-Wohlfarth模型9.2.2可逆和不可逆畴壁位移9.2.3磁畴转动与反磁化的动力过程9.2.4畴壁位移的动态过程9.2.5用交变磁场研究磁矩进动、铁磁共振9.2.6磁矩进动的时间域测量9.2.7磁场诱导磁化过程小结9.3电流的自旋转移力矩STT诱导磁化的主要进展和特点9.3.1磁场诱导与电流诱导磁化机理的相同之处与特征9.3.2STT导致的磁化转动和磁化反转9.3.3STT导致的磁矩持续进动及自旋波的激发9.3.4STT诱导的畴壁位移9.3.5自旋泵浦、自旋流和非局域自旋进动阻尼9.4结束语参考文献第10章磁电子学器件应用原理10.1巨磁电阻、隧穿磁电阻传感器10.1.1巨磁电阻传感器设计两要素10.1.2多层膜巨磁电阻传感器10.1.3自旋阀方向传感器10.1.4线性化自旋阀传感器10.1.5自旋阀线性位移传感器10.1.6磁隧道结隧穿磁电阻传感器10.2巨磁电阻隔离器10.3巨磁电阻、隧穿磁电阻硬盘读出磁头10.3.1巨磁电阻磁头的自旋阀单元工作的要点10.3.2高密度巨磁电阻读头发展对自旋阀材料的新要求10.3.3基于磁隧道结的新一代读出磁头10.4磁电阻随机存储器10.4.1各向异性磁电阻随机存储器的历史10.4.2巨磁电阻随机存储器的新篇章10.4.3隧穿磁电阻随机存储器的新起点10.4.4单配晶体管型隧穿磁电阻随机存储器面面观10.4.5触发器型隧穿磁电阻随机存储器的新特点10.5自旋转移磁化反转与纳米柱微波振荡器10.6自旋晶体管——磁电子器件的新理念10.6.1全金属双极性自旋晶体管10.6.2半导体双极性自旋晶体管10.6.3Datta-Das自旋场效应晶体管10.6.4热电子自旋晶体管10.7结束语参考文献彩图

翟宏如，南京大学教授、博导。1955年参与在国内大学建立磁学专业.讲授铁磁学和固体磁性50年.曾在国内和8个国外大学或研究所讲授固体磁性等讲座或建立科研合作.在磁学和自旋电子学多个领域开展研究，发表论文近400篇.参与写作2本专著.共获奖9个。

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《现代物理基础丛书49:自旋电子学》由十余位国内对自旋电子学前沿有研究经验的著名学者撰写，共10章，较深入地论述了自旋电子学的主要内容、形成与展望，兼顾理论、实验和应用。包括，多层膜与颗粒体系的磁性和巨磁电阻；磁性隧道结，特别是最新发展的MgO单晶隧道结的结构、理论和应用；庞磁电阻材料的理论、实验与应用；稀磁半导体的磁性、磁输运等以及相关的异质结构和自旋注入等研究；磁电阻理论，包括铁磁金属的散射理论、界面效应和介观体系中的磁电电路理论；铁磁，反铁磁界面的交换偏置在器件中的作用和基本性能，主要的实验研究和理论模型；自旋动量矩转移效应、电流引起磁化的原理和在自旋阀、隧道结、铁磁体一量子点耦合等系统中的研究，自旋动量矩转移引起的磁畴转动、畴壁位移、自旋波激发、自旋泵浦、自旋流等的原理和应用，电流引起磁化与传统的磁场引起磁化的比较；自旋电子学的应用及代表性的器件，包括传感器、读出头、磁电阻随机存储器以及自旋晶体管等。