自旋极化电流驱动下磁涡旋的旋转回归运动和手征性反转

将方向为（-1,1,-1）的3个自旋极化电流通入纳米盘, 用OOMMF(object oriented micromagnetic framework）软件分析自旋极化电流大小和位置分布对磁涡旋动力学行为的影响. 结果表明： 磁涡旋核做旋转回归运动时, 最大速度在轨迹上的位置相对固定, 利用该性质， 可在最大速度处引入缺陷, 使磁涡旋核运动到缺陷处被钉扎并发生反转, 从而实现磁涡旋核极性的可控反转； 通过改变极化电流的大小或位置, 可调节磁涡旋核旋转回归运动频率的大小； 在高电流密度区域, 可实现磁涡旋手征性反转, 且反转时间较短； 与极化电流位置对称分布相比, 其手征性反转的电流范围变大, 达到暂态构型的时间变短.      

两个纳米点接触下磁涡旋的动力学行为

研究了两个纳米点接触系统中磁涡旋的动力学行为.平面外的两个极化电流分别通过一个位于盘中心的纳米接触点和一个不在盘中心的纳米接触点通入坡莫纳米盘.随着电流密度的增加,磁涡旋依次出现了旋转回归运动、极性反转、奇异的磁涡旋构型等动力学现象.重点研究了磁涡旋旋转回归运动的轨迹和旋转频率.     

纳米接触点的位置和大小对磁涡旋核反转的影响

利用微磁模拟的方法研究了纳米接触点的位置和大小对坡莫纳米盘中磁涡旋核极性反转的影响.着重研究了纳米接触点的位置和大小对磁涡旋核反转的临界电流密度和反转时间的影响.微磁模拟结果表明,纳米接触点的大小对磁涡旋核反转的临界电流密度产生很大影响,而纳米接触点的位置对磁涡旋核的反转时间影响很大.     

纳米接触点的变化对磁涡旋核极性反转的控制

通过微磁模拟的方法研究了纳米接触点的个数、尺寸以及位置对磁涡旋核极性反转的影响.模拟计算显示,与纳米接触点被设置在盘中央对比,如果纳米接触点被设置在偏离盘中央时,磁涡旋核极性反转的临界电流密度和反转时间都会大幅度减小.当设置两个纳米接触点时,如果改变半径小的接触点的位置,则仅对临界反转电流密度有明显影响;如果改变的是半径大的接触点的位置,则对临界反转电流密度和反转时间都有影响.所有的模拟计算都显示纳米接触点的个数、尺寸以及位置均不影响磁涡旋核的反转速度.     

外磁场和电流共同驱动的磁纳米柱中磁矩动力学

针对自由层与自旋极化层均为垂直磁各向异性材料的磁纳米柱结构,基于Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski(LLGS)方程,利用微磁学模拟方法,研究了外磁场和电流导致的自旋转矩效应所驱动的自由层磁矩翻转特性.模拟结果显示磁矩翻转曲线中出现了多个"凸起"的非正常翻转状态;且凸起区域出现的位置与外加磁场大小、纳米柱尺寸和垂直磁各向异性相关,而与极化层磁矩的倾角大小无关.在自旋极化层的磁矩倾角给定时,凸起区域出现的磁矩状态有亚稳态、振荡态、稳定态3种.给出建立了它们随磁场和极化层倾角变化的参数相图.     

晶体畴反转过程中畴壁运动与极化电流特性研究

为了解晶体畴反转的动力学过程,利用马赫-曾德干涉实验系统,研究了外电场极化下掺镁铌酸锂和纯净铌酸锂晶体在畴反转过程中的畴壁运动和极化电流特性。实时记录了掺镁7 mol%、掺镁5 mol%铌酸锂和纯净铌酸锂晶体在畴反转过程中的畴壁特征和极化电流变化情况,发现离散的畴壁速度脉冲伴随着离散的极化电流脉冲,连续的畴壁速度脉冲对应着连续的极化电流脉冲。掺镁铌酸锂晶体正向反转和纯净铌酸锂反向反转的畴壁速度变化和极化电流变化比较尖锐,而掺镁铌酸锂晶体反向反转和纯净铌酸锂正向反转的畴壁速度变化和极化电流变化比较缓和。最后对实验现象进行了解释。     

铁磁/有机系统的自旋扩散漂移性质研究

基于自旋扩散漂移方程和欧姆定律,理论研究了电场对铁磁/有机半导体界面的电流自旋极化性质的影响.考虑到有机半导体内特殊的载流子以及电场对其自旋扩散长度的影响,计算了界面处的电流自旋极化率.结果表明,高电场可以使界面处的电流自旋极化率得到有效提高.同时还进一步研究了电场下有机半导体中极化子比率、自旋相关界面电阻等因素对电流自旋极化的影响.     

铁磁/有机系统的自旋扩散漂移性质研究王

基于自旋扩散漂移方程和欧姆定律, 理论研究了电场对铁磁/有机半导体界面的电流自旋极化性质的影响. 考虑到有机半导体内特殊的载流子以及电场对其自旋扩散长度的影响, 计算了界面处的电流自旋极化率. 结果表明, 高电场可以使界面处的电流自旋极化率得到有效提高. 同时还进一步研究了电场下有机半导体中极化子比率、自旋相关界面电阻等因素对电流自旋极化的影响.     

自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体中的铁磁核涡旋

文章从理论上模拟了柱状光学箱势阱中准二维铁磁性凝聚体的一种新的拓扑激发-铁磁核涡旋。采用变分法得到了基态下铁磁核涡旋的数密度和自旋密度的空间分布,并给出了一个实验建议。对于其中出现的极化环,我们给出了一种合理的解释。     

自旋转移矩驱动的磁化翻转理论研究

采用宏自旋模型和Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski(LLGS)方程讨论了垂直磁化隧道结的磁化翻转,结果表明:(1)减小隧道结自由层的厚度可以加快磁化翻转;(2)通过增加外电场,可以降低自由层的磁各向异性,从而加快磁化翻转速度;(3)双界面五层膜隧道结可以增加自旋极化电流,从而加快磁化翻转速度。上述理论分析对于提高自旋转移矩磁随机存储器的性能有重要意义。     

T型有机器件自旋注入效率的提高

考虑到有机半导体中特殊的载流子电荷自旋关系,建立了一个自旋注入有机半导体的简单的T型器件模型,运用自旋扩散理论计算得出了此模型的电流白旋极化率并与铁磁／有机半导体异质结构的注入效率进行了比较．理论计算发现T型模型中通过调节分支电流的大小会使自旋极化率较铁磁／有机半导体模型有明显的提高,并讨论了极化子比率、外加电场、自旋相关界面电阻以及有机半导体电导率等因素对电流自旋极化性质的影响．     

δ掺杂对磁纳米结构中电子输运性质的影响

建立铁磁条调制下含有δ掺杂的磁纳米结构模型,计算不同δ掺杂位置及高度时电子的透射几率及自旋极化率,重点研究了该纳米结构中电子的自旋输运性质。结果表明,该磁纳米结构中可实现较显著的自旋极化效应,且δ掺杂的位置及高度均会对其中的电子输运性质产生影响。因此,理论上可以通过控制δ掺杂的位置及高度来获得实际需要的自旋极化强度,有助于新型自旋电子学器件的开发。     

开关磁阻电动机电磁场的二维有限元全场或计算与分析

用二维有限元法详细计算了一台１．５ＫＷ开关磁阻电动机电磁场，共进行了８种电流状态下转子在１４种不同位置时共１１２个方案的计算。在此基础上分析了开关磁阻电动机的磁场分布，磁链一电流征及转矩与功率计算；提供了一整套完整的微机二维有限元计算机电磁场ＦＯＲＴＲＡＮ程序及全场或自动细分；自动旋转场或信息生成程序。     

Taylor-Couette波状涡的周期性特征研究

采用大涡模拟(LES)方法对Taylor-Couette涡流场进行瞬态数值模拟,研究了波状涡流场中不同旋转雷诺数下环隙子午面上涡流场特征随时间的变化情况,分析了波状涡流场的周期性变化规律．结果表明：Taylor-Couette波状涡流场内的涡旋大小、形态及涡心位置存在周期性变化规律,相邻涡旋的形态与特征呈现相反的变化趋势;涡旋、涡核的变化周期几乎完全相同,当转速为20 r/min时,涡旋和涡核的周期变化时间分别为6.80 s和6.83 s,当转速为40 r/min时,涡旋和涡核的周期变化时间分别为1.49 s和1.50 s,但涡核的变化趋势在周期变化过程中处于主导地位;随着旋转雷诺数的增大,波状涡的变化周期逐渐减小,说明周期的数值变化一定程度上可以反映并衡量Taylor-Couette涡流场形态的转变过程．     

耦合于铁磁电极平行双量子点的自旋极化输运

利用双杂质的Anderson模型的哈密顿量,从理论上研究了耦合于铁磁电极的平行双量子点的自旋极化输运性质,并借助运动方程方法求解了哈密顿量.结果表明,该系统在费米能级处的Kondo共振峰与自旋极化强度和磁通量的取值有关.与此同时,在平行组态情况下,Kondo共振峰位置发生了偏移,而在反平行组态情况下,Kondo共振峰出现在相同位置处.这些现象使得这一双量子点系统的物理特性更加丰富,它们将有助于解释自旋电子学中的电子关联问题.     

磁性半导体隧道结中自旋注入效率的温度效应

利用了隧道哈密顿方法研究了稀磁性半导体(DMS)到非磁性半导体(SM)隧道结中自旋注入效率与温度的关系.计算表明,随着温度的升高,自旋注入效率逐渐降低.这主要是由两方面的原因引起的,其一温度升高稀磁半导体的极化率降低;其二温度升高自旋反转隧穿增加.     

自旋——未来的科技明星

 磁与电宛如一对孪生兄弟,难以分离,原子是物质的基本单元,原子核以及组成原子核的基本粒子都具有磁矩,但其中中子、微中子等具有磁矩却没有电荷,从此角度考虑,磁比电更具有普适性,然而,人们对电的了解更胜于磁,追其原因,人们的日常生活离不开电,如：电话、电灯、电视、电脑、电动机等,人们没有进一步思考电流是如何产生的,最基本的原理是磁通量的变化产生电流,反之,电流产生磁场,因此,通常磁与电是相互关联的。磁的基本单元是自旋磁矩,电荷与自旋都是电子的本征特性,以往人类社会的发展,从物理的观点看来主要利用电子具有电荷的特性,如电工学奠定了第二次产业革命（电气化）的基础;电子学与微电子学奠定了第三次产业革命（信息化）的基础,而自旋的作用仅体现在磁性材料及其器件中,例如电气化中的发电机、电动机、变压器等离不开磁性材料,同样,信息化中储存信息离不开磁盘、磁带等。在电工学、电子学与微电子学中主要研究电场调控下的电子电荷的运动,没有涉及到电子的自旋。人们不禁要问：为什么同样是电子本征特性的自旋在电子输运过程中不呈现呢？     

一维铁磁CMR/聚合物系统的基态性质研究

对具有铁磁CMR/聚合物系统,采用一维紧束缚模型来研究基态时界面处的自旋极化现象.计算表明在铁 磁CMR/聚合物系统中极化子的产生能比单纯的聚合物系统中的极化子产生能低,这增加了聚合物材料中自旋极 化输运的可能性.     

贵金属/半导体异质结中的光致自旋电流效应研究

自旋电子材料因能同时对电子的自旋和电荷两个自由度实施操控,在构筑以低功耗、超高速、大容量和超宽带为特征的新一代信息处理技术中展现出巨大的应用潜力.然而,通过掺杂过渡金属元素和稀土离子而形成的传统稀磁半导体和钙钛矿锰氧化物往往因结构缺陷导致的居里温度不高、自旋磁矩和自旋极化率偏低等不足,阻碍了自旋电子材料的商业化应用.近年来,在高纯半导体上沉积贵金属薄膜所形成的贵金属/半导体异质结中,通过使用偏振光激发该类异质结可产生纯自旋电流.这种基于逆自旋霍尔效应(ISHE)、可在室温下运行的、非接触和非破坏型的自旋极化激励方法理论上可获得高于50%自旋极化率,引起了人们的广泛关注.文章主要介绍光致自旋电流形成机制和测试方法,以及入射光圆偏振度、光强、入射角度等参数对光致自旋注入效率的调控机理,介绍杂质介导和声子介导对光致自旋输运的贡献,最后提出增强光致自旋电子极化率的可行方案,可为揭示自旋载流子产生、注入和输运相关的自旋动力学核心科学问题以及研制高性能自旋电子器件提供有益的参考.     

温度对铁电薄膜极化反转的影响

基于Landau-Khalatnikov运动学方程,研究含有表面过渡层的铁电薄膜的极化反转性质与温度的依赖关系。研究结果表明温度的升高会降低铁电薄膜的平均极化,降低反转电流的峰值,并且缩短铁电薄膜的极化反转时间。