界面磁电动力学的研究

发布时间：2022-10-21 14:13

　　随着微纳器件的快速发展,电流发热问题越来越严重,只利用电子电荷属性的传统电子器件已经无法满足人们对元器件超低能耗、精确局域化等方面的迫切需求。促使人们研究电子的自旋属性,期望能够整合和利用它们各自的优势开发出新的元器件。传统情况下,我们利用电流产生磁场来控制自旋,电流的热损耗以及磁场的非局域化本质都不利于微纳器件的发展。磁的电控为我们提供了一种可行的方案。多铁性材料中电性和磁性可以共存并且相互耦合,特别是其中的磁电耦合效应,为利用电场的方式控制磁性提供了可能。此外,器件小型化、低维化以及人造复合系统的发展,使得表界面变得越来越重要。相应地界面磁电耦合效应也成为了一个研究热点。参考多铁系统中的磁电耦合效应,在本论文中,我们从理论上研究了铁磁金属界面和绝缘界面的磁电耦合效应,以及其磁电耦合可能的起源机制。从而得到界面磁电耦合的两种起源机制:铁磁金属界面的自旋屏蔽电荷机制以及绝缘界面的皮尔斯（Peierls）机制。在铁磁金属界面系统中,利用界面处屏蔽电荷诱导的非均匀的自旋结构引入磁电耦合效应。屏蔽电荷诱导的自旋中平行于局域磁矩的绝热部分会给出一个静态的磁电耦合;而始终垂直于局域磁矩的非绝热部... 

【文章页数】：112 页

【学位级别】：博士

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中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 多铁
    1.2 磁电耦合效应
        1.2.1 磁电耦合的定义
        1.2.2 磁电耦合的分类
    1.3 界面磁电耦合
        1.3.1 金属界面的磁电耦合
        1.3.2 绝缘界面的磁电耦合
    1.4 研究内容
    1.5 研究动机
第二章 铁磁金属系统界面磁电耦合
    2.1 在金属表面,电场对磁性的控制
        2.1.1 层状介观金属系统中磁性的电场效应
        2.1.2 利用外加电场和量子井态(quantumwellstates)调节薄膜的磁性
    2.2 界面磁电耦合
    2.3 磁化动力学
        2.3.1 LLBar(Landau-Lifshitz-Baryakhtar)方程
        2.3.2 驰豫系数的确定
        2.3.3 系统的动力学演化方程
    2.4 数值结果和讨论
        2.4.1 磁化强度沿着铁磁界面的法线方向(θ_u=0)
        2.4.2 磁化强度沿着铁磁界面的方向(θ_u=π/2)
        2.4.3 初始相位对演化模式的影响
        2.4.4 外加小磁场对动力学演化模式的影响
    2.5 结论与展望
第三章 铁磁绝缘系统界面磁电耦合
    3.1 磁性绝缘体中的磁致铁电性
        3.1.1 交换伸缩机制
        3.1.2 自旋流模型
        3.1.3 自旋相关的p-d杂化模型
    3.2 内外电场耦合机制
        3.2.1 多轨道铁磁绝缘体模型
        3.2.2 铁磁基态
        3.2.3 内电场
        3.2.4 铁磁绝缘体中各向异性的外加电场
        3.2.5 内外电场作用下磁电相互作用
    3.3 铁磁绝缘体中的静态磁电耦合效应
        3.3.1 磁电耦合相互作用对磁矩方向的影响
        3.3.2 磁电耦合相互作用对磁矩大小的影响
    3.4 铁磁绝缘体中的动态磁电耦合效应
        3.4.1 动态磁电耦合系数
    3.5 总结
第四章 反铁磁绝缘系统界面磁电耦合
    4.1 波包动力学
        4.1.1 局域基矢和波包
        4.1.2 拉氏量
    4.2 反铁磁结构中的内电场
        4.2.1 反铁磁模型
        4.2.2 反铁磁模型的拉氏函数
        4.2.3 拉氏函数下的运动方程
        4.2.4 动量空间的运动方程
        4.2.5 反铁磁结构的内电场
    4.3 内外电场耦合下磁电耦合系数
        4.3.1 磁电耦合系数
        4.3.2 外电场下(?)·(?)的随时演化
    4.4 结论
第五章 磁电耦合效应对磁导率以及折射率的影响
    5.1 复数磁导率
    5.2 磁导率与频率的依赖关系
    5.3 磁电相互作用下可变的磁导率
    5.4 磁电耦合效应下的负折射率
    5.5 总结
第六章 总结和展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
在学期间的研究成果
参与的科研项目
致谢



本文编号：3695799