铁电半导体异质结及磁性金属/氧化物界面电子自旋调控研究

发布时间：2021-04-29 02:36

　　随着科技的发展,人们对信息材料器件的要求逐渐向具有小型化、低功耗等优点,但由于通过传统微电子学中电子的荷电性来处理信息有着尺寸、能耗等问题的限制,因此在此背景下产生了集成了磁学、电子学以及信息学并主要以研究电子的自旋性质的新型综合学科——自旋电子学,其中自旋轨道耦合效应是自旋电子器件中极为重要的物理特性。而我们所研究的异质结中诸多性质可以通过界面场以及衬底自身的性质来实现电子自旋的调控,因此近些年来成为了大家的研究热点。我们知道铁电材料具有铁电极化和压电、热电等物理特性,基于铁电半导体材料的性质可以实现更多的新型电子器件。近些年,体材料GeTe因为其本身铁电体材料本身具有巨大的Rashba自旋轨道耦合效应,吸引了大家在自旋场效应晶体管发展领域的研究兴趣。同时,自旋电子学也可以应用于磁性存储材料,对于电子自旋的调控也还适用于磁性金属/氧化物体系,在界面场下对磁晶各向异性实现调控为磁性调控有效手段之一。因此本文通过第一性原理计算,对铁电半导体材料GeTe的自旋轨道耦合效应以及对磁性金属/氧化物体系的磁晶各向异性进行理论计算,主要内容如下:1.对铁电复合材料GeTe/InP进行理论研究,深入... 

【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】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 半导体中的Rashba自旋轨道耦合效应
        1.2.1 Rashba效应
        1.2.2 Rashba效应的进展
    1.3 磁晶各向异性
    1.4 铁电Rashba半导体的发展
    1.5 研究出发点及基本框架
        1.5.1 选题出发点
        1.5.2 基本框架
第二章 第一性原理计算方法
    2.1 薛定谔方程和绝热近似
    2.2 Hartree-Fock近似
    2.3 密度泛函理论
        2.3.1 Hohenberg-Kohn理论
        2.3.2 Kohn-Sham方程
    2.4 交换关联泛函
        2.4.1 局域密度近似
        2.4.2 广义梯度近似
    2.5 Kohn-Sham方程的解析
        2.5.1 平面波展开
        2.5.2 赝势
        2.5.3 投影缀加平面波
    2.6 VASP软件包
第三章 铁电极化调控GeTe/InP的Rashba自旋劈裂
    3.1 引言
    3.2 模型结构与计算细节
    3.3 计算结果与分析
        3.3.1 铁电场调控GeTe(111)晶体
        3.3.2 GeTe/InP界面电势分析
        3.3.3 铁电场调控GeTe(111)/InP(111)
        3.3.4 铁电场调控电子自旋
    3.4 本章小结
第四章 界面调控Fe/SrTiO_3磁晶各向异性
    4.1 引言
    4.2 模型结构与计算方法
    4.3 计算结果与分析
        4.3.1 铁电场调控Fe/SrTiO_3的磁学性质
        4.3.2 态密度及电荷转移分析
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
附录：攻读硕士学位期间研究成果及奖励
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]A new pathway towards all-electric spintronics:electric-field control of spin states through surface/interface effects[J]. GONG ShiJing,DING HangChen,ZHU WanJiao,DUAN ChunGang,ZHU ZiQiang,CHU JunHao.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2013(01)



本文编号：3166667