低维材料体系中磁性及磁电耦合效应的第一性原理研究

发布时间：2021-01-11 14:36

　　如今大数据时代背景下,信息存储和安全与人们息息相关。研究者们正在致力于解决信息存储所面临的巨大挑战,例如,如何进一步地扩大器件的存储密度,缩小器件的尺寸,降低器件的功耗,提高存储的稳定性。磁性纳米材料是制备低功耗、非易失的信息存储器件的优秀候选者,其中所蕴含的丰富的物理机制着实引人入胜。基于该研究背景,本论文将聚焦低维纳米材料体系中磁性、磁各向异性以及磁电耦合效应等磁学方面的研究,结合第一性原理计算和数学解析等方法,深入学习相关现象和效应的物理根源和本质,从而指导新型信息存储材料的研究和器件设计。本论文从该课题的研究历史和现状出发,在第一章绪论部分介绍和回顾了包括电学手段起主导作用的电控磁技术、磁电耦合效应、单原子自旋等自旋电子学领域中重要技术的发展过程,阐明课题的研究意义和大致方向。紧接着,通过回顾多体问题演变成单电子求解的发展历程,于第二章阐述了本论文主要的研究手法,即基于密度泛函框架下的第一性原理计算,其作为核心研究手段贯穿整个论文工作之中。在磁性纳米存储体系中,单原子自旋系统有望实现新一代的原子级磁存储极限。第三章将致力于研究Mn、Fe和Co等过渡金属原子掺杂对单层过渡金属硫化... 

【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

磁学与各自然学科研究的关联树状图

华东师范大学 2018 届硕士学位论文A 点所展示的现象；而在外加磁场的调控下，相隔的 Fe 层具有铁磁性耦合时会使得磁阻降低，即对应 B（B’）点的现象。并且，该效应中的最大值和最小值之间大约有 50%的变化，这与之前提出的仅有 1 %变化的各向异性磁阻效应相比是一个质的飞越[6]。

1.3 自旋转移力矩效应示意图。电流密度（a）从右（自由层）向左（钉扎层）流入；（b）从左（层）向右（自由层）流入的 STT 机制。蓝、黄色区域分别代表铁磁金属、非磁金属层（中间层蓝色较宽区域（左）、较窄区域（右）分别代表钉扎层、自由层，黑色箭头代表铁磁层的磁化强向（Mp、Mf），je为电流密度。自旋转移力矩的物理机制通常借助磁化动力学机制来理解，即带有自旋转移力矩andau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程（式（1.1））[12-14]：effSt M t M MM H M T (中，前两项属于传统 LLG 方程，第三项 T 为引入电流电压作用下产生的自旋转移项，具体形式为： 2 2 3 2110 0 B Be eS S S Sn n P PM t M t eM eM M M M M j M M j M(

【参考文献】：
期刊论文
[1]多铁和磁电材料的第一性原理研究（英文）[J]. 方跃文,丁航晨,童文旖,朱皖骄,沈昕,龚士静,万贤纲,段纯刚.  Science Bulletin. 2015(02)
[2]Thin film processing and multiferroic properties of Fe-BaTiO3 hybrid composite[J]. Jai-Yeoul LEE,Hee Young LEE.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(S1)



本文编号：2970952