纳米科学与技术：自旋电子学导论（上卷）

图书标准信息

• 作者 韩秀峰 著
• 出版社 科学出版社
• 出版时间 2014-08
• 版次 1
• ISBN 9787030418241
• 定价 180.00元
• 装帧 精装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 595页
• 字数 930千字
• 正文语种 简体中文
• 丛书 纳米科学与技术

【内容简介】

　　《纳米科学与技术：自旋电子学导论（上卷）》由工作在自旋电子学研究领域里的国内外50余位学者撰写而成。全书分两卷、共28章，各章均由该领域富有研究经验的知名专家负责，较全面地介绍和论述了目前自旋电子学研究领域中的各个重要研究方向及其进展，并重点关注自旋电子学的关键材料探索、物理效应研究及其原理型器件的设计开发和实际应用。

【作者简介】

　　韩秀峰，中国科学院物理研究所研究员、博士生导师。课题组组长。1984年毕业于兰州大学物理系，1993年在吉林大学获博士学位。主要从事“自旋电子学材料、物理和器件”研究，包括：磁性隧道结及隧穿磁电阻（tmr）效应、多种铁磁复合隧道结（mtj）材料、新型磁随机存取存储器（mram）、磁逻辑，自旋纳米振荡器、自旋晶体管、磁电阻磁敏传感器等原理型器件的研究。已发表scl学术论文200余篇，获得中国发明专利授权50余项和国际专利授权5项。与合作者研制成功一种新型纳米环磁随机存取存储器（nanoringmram）原理型演示器件、四种磁电阻磁敏传感器原理型演示器件：其中“纳米环磁性隧道结及新型纳米环磁随机存取存储器的基础性研究”获2013年度北京市科学技术奖一等奖。

【目录】

《纳米科学与技术》丛书序
现代磁学的黄金时期
goldeneraofmodernmagnetism
上卷
第1章磁性纳米多层膜巨磁电阻效应及其器件
1.1背景简介
1.2巨磁电阻效应的发现、理论及其应用
1.2.1巨磁电阻效应的发现和典型实验结果
1.2.2巨磁电阻效应的理论模型
1.2.3巨磁电阻效应的应用
1.3巨磁电阻的影响
1.3.1隧穿磁电阻
1.3.2庞磁电阻
1.3.3铁磁半导体中的磁电阻
1.3.4纳米线以及有机体系中的磁电阻
1.3.5非磁体系中的磁电阻效应
1.4结论与展望
参考文献
第2章磁性颗粒膜中的巨磁电阻效应
2.1磁性颗粒膜中的超顺磁性
2.1.1铁磁性颗粒的磁性
2.1.2铁磁性颗粒集合体的超顺磁性
2.2金属／金属型磁性颗粒膜的巨磁电阻效应
2.2.1理论解释
2.2.2金属／金属型颗粒膜gmr效应的影响因素
2.3金属／绝缘体型磁性颗粒膜的巨磁电阻效应
2.4磁性纳米粒子组装颗粒膜的巨磁电阻效应
2.5结束语
参考文献
第3章磁性隧道结及隧穿磁电阻相关效应
3.1引言：磁性隧道结及其发展历程
3.2基于不同势垒材料的单势垒磁性隧道结
3.2.1基于非晶al-o势垒的磁性隧道结
3.2.2基于单晶?-ai2o3势垒的磁性隧道结
3.2.3基于非品ti-o势垒的磁性隧道结
3.2.4基于单晶mgo（001）势垒的磁性隧道结
3.2.5基于尖晶石mgai2o4（001）等新型势垒的磁性隧道结
3.2.6基于有机材料势垒的磁性隧道结
3.2.7基于半导体材料势垒的磁性隧道结
3.2.8基于其他势垒的磁性隧道结
3.3磁性隧道结中常用电极材料
3.3.1基于单质铁磁金属材料的磁性隧道结
3.3.2基于高自旋极化率铁磁金属合金材料的磁性隧道结
3.3.3具有高自旋极化率的半金属电极材料
3.3.4基于垂直磁各向异性磁电极材料的磁性隧道结
3.3.5基于稀磁半导体电极材料的磁性隧道结
3.3.6基于插层和复合电极材料的磁性隧道结
3.4双势垒磁性隧道结
3.4.1基于非晶al-o双势垒的磁性隧道结
3.4.2基于单晶mgo（001）双势垒的磁性隧道结
3.5磁性隧道结中的物理效应
3.5.1自旋转移力矩效应
3.5.2库仑阻塞磁电阻效应
3.5.3磁电阻振荡效应
3.5.4双势垒磁性隧道结中的量子阱共振隧穿效应
3.5.5磁性隧道结中的电场效应
3.5.6磁性隧道结中的热自旋效应
3.6磁性隧道结在器件中的应用
3.6.1硬盘驱动器磁读头
3.6.2磁性传感器
3.6.3磁性随机存取存储器
3.6.4自旋纳米振荡器
3.6.5自旋逻辑器件
3.6.6自旋晶体管、自旋场效应晶体管
3.6.7自旋发光二极管
3.7研究展望
参考文献
附录磁性隧道结的发展历史及其有代表性的优化结构
第4章铁磁体／反铁磁体多层结构中交换偏置的最新进展
4.1引言
4.2反铁磁层对磁交换偏置效应的影响
4.3铁磁体／非磁体／反铁磁体三层膜体系中的层间交换偏置耦合
4.4铁磁体／反铁磁体／铁磁体三层膜体系中的层间交换偏置耦合
4.5通过磁-电效应实现交换偏置的电场控制
4.6结语
参考文献
第5章磁性超薄膜中厚度诱导的自旋重取向相变
5.1唯象性描述
5.1.1零磁场下的自旋重取向相变
5.1.2外加磁场下的自旋重取向相变
5.2利用磁化曲线研究自旋重取向相变
5.3利用微观成像技术研究自旋重取向相变
5.4利用磁化率研究自旋重取向相变
5.4.1厚度诱导自旋重取向相变中磁化率的理论模型
5.4.2自旋重取向相变的磁化率实验研究及与理论的比较
5.5总结
参考文献
第6章钙钛矿结构锰氧化物中的庞磁电阻效应及其应用
6.1钙钛矿结构锰氧化物的cmr效应
6.2　cmr锰氧化物的制备
6.2.1多晶陶瓷
6.2.2单晶
6.2.3薄膜
6.2.4纳米颗粒、线
6.3　cmr锰氧化物的物理性质
6.3.1晶体结构
6.3.2电子结构
6.3.3磁结构
6.3.4　cmr锰氧化物的磁输运行为
6.3.5各种掺杂效应和相图
6.3.6电荷有序和轨道有序
6.3.7相分离
6.3.8　cmr效应的理论研究
6.4　cmr锰氧化物薄膜器件和应用
6.4.1锰基异质结及其应用
6.4.2　cmr锰氧化物隧道结及其应用
6.4.3　cmr锰氧化物铁电场效应晶体管及其应用
6.5小结
参考文献
第7章自旋转移力矩效应
7.1引言
7.2　自旋转移力矩的基本原理
7.2.1　自旋电流、自旋力矩以及它们之间的联系
7.2.2自由电子在非磁性金属和铁磁金属界面处的散射
7.2.3自旋转移力矩在磁异质结中的特性
7.3　自旋转移力矩驱动的多层膜磁化动力学
7.3.1llg方程与自旋转移力矩
7.3.2磁化动力学：宏观磁矩模型
7.3.3磁化动力学：微磁学模型简介
7.4磁性单层膜和双层膜结构中的自旋转移
7.4.1不均匀铁磁金属单层膜中的自旋转移
7.4.2顺磁金属／铁磁金属双层膜中的自旋转移
7.5对自旋转移力矩的其他研究方向的展望
7.5.1基于铁磁绝缘体的自旋转移
7.5.2热驱动自旋转移力矩
7.5.3自旋转移力矩的逆效应
7.5.4其他磁性材料中的自旋转移效应
参考文献
第8章自旋转移力矩效应和微磁学模拟技术
8.1微磁学基础理论
8.1.1布朗（brown）稳态方程
8.1.2磁动力学方程
8.1.3数值模拟方法
8.1.4微磁学计算中的单位约化
8.2微磁学新进展
8.2.1自旋转移力矩效应
8.2.2　rashba效应
8.2.3　landau-lifshitz-bloch方程
8.2.4自洽bloch方程
8.2.5原子尺度的微磁学模型
8.3　stt驱动的磁化翻转及微磁学模拟
8.3.1　stt效应的研究进展
8.3.2　stt驱动的磁化翻转微磁学模拟
8.4　stt驱动的磁涡旋极性翻转
8.5　stt驱动的自旋波激发
8.5.1　stt驱动的磁振荡
8.5.2面内-垂直双自旋极化结构
8.6原子尺度的微磁学模拟
8.6.1稀土-过渡金属合金材料
8.6.2三温度模型
8.6.3稀土-过渡金属薄膜材料的微磁学模型及激光退磁过程
8.7结束语
参考文献
第9章铁磁共振和自旋波的电检测技术及其在自旋电子学方面的新应用
9.1电检测铁磁共振技术的物理原理
9.2电检测铁磁共振信号的定量分析方法
9.2.1磁化强度的进动
9.2.2广义欧姆定律
9.2.3自旋整流效应的定量分析和角对称性
9.3铁磁共振和自旋波电检测技术的应用
9.3.1　gamnas薄膜中的自旋激发
9.3.2相分辨铁磁共振谱
9.3.3自旋波共振的电检测
9.3.4非线性铁磁共振和自旋波
9.3.5异质结自旋器件中自旋泵浦效应和自旋整流效应的区分
9.3.6微波磁场矢量探测器
9.3.7微波相位成像
9.结语
参考文献
第10章磁性纳米异质受限结构中的自旋和热电输运量子理论
10.1引言
10.2单磁性隧道结中自旋相关输运定态理论
10.2.1无自旋的转移哈密顿量
10.2.2单隧道结系统的哈密顿量
10.2.3利用非平衡格林函数计算电流和电导
10.2.4电导和隧穿磁电阻效应
10.2.5单磁性隧道结中的自旋转移力矩
10.2　6电子-电子相互作用对电导的影响
10.3双磁性隧道结中自旋相关输运定态理论
10.3.1中心区为铁磁膜
10.3.2中心区为超导体
10.3.3中心区为量子点
10.3.4中心区为一臂镶嵌了量子点的aharonov-bohm环
10.3.5　自旋过滤：铁磁体-量子点-半导体双隧道结系统
10.4自旋相关的含时输运理论
10.4.1多铁磁端口器件：中心区存在随时间变化的栅电压
10.4.2单磁性隧道结中含时外场对电流和自旋转移力矩的影响
10.5具有自旋轨道耦合的量子环和自旋场效应管中激光激发的自旋动力学
10.5.1量子环
10.5.2光控自旋场效应管
10.6自旋热电输运理论
10.6.1热功率、peltier系数和热导率
10.6.2　wiedemann-franz定律
10.7总结
参考文献
第11章各种霍尔效应及其输运性质和应用
11.1霍尔效应的研究简史
11.2霍尔效应分类介绍
11.2.1正常霍尔效应
11.2.2反常霍尔效应
11.2.3平面霍尔效应
11.2.4自旋霍尔效应
11.2.5量子霍尔效应
11.3本章小结
参考文献
第12章自旋霍尔效应、反常霍尔效应和拓扑绝缘体
12.1整数量子霍尔效应
12.2量子反常霍尔效应
12.3量子自旋霍尔效应
参考文献
第13章介观器件中的自旋轨道耦合和自旋流
13.1引言
13.2自旋电子器件的理论基础
13.2.1含有自旋轨道耦合的实空间哈密顿量
13.2.2含有自旋轨道耦合的二次量子化哈密顿量
13.3纳米器件中的自旋积累和自旋极化流
13.3.1半导体中的自旋极化流
13.3.2量子点中的自旋积累
13.4介观小环中的持续自旋流
13.4.1产生持续自旋流的物理图像
13.4.2自旋轨道耦合-正常复合介观小环中的持续自旋流
13.5自旋流定义
13.5.1线自旋流、角自旋流和连续性方程
13.5.2一个例子：一维体系自旋流
13.6自旋流产生的电场
13.7展望
参考文献
第14章半导体中的自旋轨道耦合及其物理效应
14.1引言
14.2半导体中的自旋轨道耦合
14.2.1有效质量理论
14.2.2半导体量子阱中的rashba自旋劈裂
14.3窄禁带半导体量子阱中的本征自旋霍尔效应
14.3.1　8带模型计算本征自旋霍尔效应
14.3.2速度顶角修正——梯图近似
14.3.3　hgcdte／cdte量子阱中量子相变致本征自旋霍尔效应
14.4拓扑绝缘体
14.4.1拓扑绝缘体中的反常电子轨道
14.4.2拓扑绝缘体表面电子引发的可控rkky相互作用
14.4.3拓扑绝缘体量子点
14.4.4极化场驱动的拓扑绝缘体量子相变
14.5结束语
参考文献
第15章磁性阻挫系统
15.1　自旋系统中阻挫的引入
15.2经典自旋体系中的磁性阻挫
15.2.1二维几何阻挫ising模型
15.2.2三维几何阻挫系统与自旋冰
15.2.3连续自旋模型与计算模拟
15.3量子自旋体系中的磁性阻挫
15.3.1一维heisenberg链与阻挫驱动的量子相变
15.3.2二维j1-j2模型与无序诱导的有序
15.3.3阻挫自旋系统的低能磁激发
15.3.4量子自旋液体与分数激发
15.4展望
参考文献
索引
彩图

下卷
第16章热自旋电子学
16.1卡诺电子学的发展背景
16.2　自旋相关热电理论及实验进展
16.2.1塞贝克效应及其理论
16.2.2双电流模型
16.2.3自旋相关热电理论
16.2.4自旋相关热电效应实验进展
16.3自旋塞贝克效应及其相关效应
16.3.1自旋霍尔效应和逆自旋霍尔效应
16.3.2自旋塞贝克效应
16.3.3自旋能斯特效应
16.3.4　pt邻近效应
16.3.5自旋霍尔磁电阻
16.4磁性隧道结
16.4.1磁性隧道结的热电理论计算
16.4.2磁性隧道结的热电实验进展
16.5热诱导的自旋转移力矩
16.6结束语
参考文献

第17章iii-v族磁性半导体（ga，mn）as
17.1　p-d交换作用zener模型
17.2高居里温度（ga，mn）as的制备
17.2.1重mn掺杂
17.2.2自上而下微纳加工（ga，mn）as纳米条
17.2.3自下而上自组织生长（ga，mn）as纳米线
17.2.4磁邻近效应
17.3（ga，mn）as的自旋超快动力学
17.3.1电子自旋超快激发与弛豫动力学过程及其相关物理机制
17.3.2光控磁化翻转及其动力学过程研究
17.3.3全光相干自旋波激发与动力学过程研究
17.4（ga，mn）as的费米能级问题
17.4.1价带模型
17.4.2杂质带模型
17.5基于（ga，mn）as的器件物理效应
17.5.1电场调控磁化矢量的转动
17.5.2电场调控居里温度
17.5.3铁磁金属／（ga，mn）as复合隧道结
17.6展望
参考文献

第18章氧化物稀磁半导体
18.1研究背景
18.1.1引言
18.1.2稀磁半导体的发展历程
18.2氧化物稀磁半导体薄膜的制备
18.2.1制备方法
18.2.2制备条件
18.3氧化物稀磁半导体的结构及表征
18.3.1氧化物半导体的晶体结构与特性
18.3.2氧化物稀磁半导体结构表征
18.4氧化物稀磁半导体的磁性
18.4.l3d过渡金属掺杂氧化物稀磁半导体
18.4.2共掺杂氧化物稀磁半导体
18.4.3非磁性元素掺杂和不掺杂的氧化物稀磁半导体
18.5氧化物稀磁半导体的输运性质
18.5.1载流子浓度与铁磁性的关系
18.5.2反常霍尔效应
18.6氧化物稀磁半导体的理论计算
18.6.1第一性原理计算方法
18.6.2磁交换能的计算
18.6.3电子结构分析
18.6.4　tc的计算
18.7氧化物稀磁半导体的磁性产生模型
18.7.1载流子诱导的铁磁性理论
18.7.2束缚磁极子理论
18.7.3电荷转移的铁磁性理论
18.8氧化物稀磁半导体及其异质结中的磁电阻效应
18.8.1氧化物稀磁半导体的磁电阻效应
18.8.2氧化物稀磁半导体基的磁性隧道结
18.9总结与展望
参考文献

第19章有机半导体异质结构及其磁电阻效应
19.1垂直结构有机自旋阀器件的制备
19.2铁磁有机界面的自旋注入
19.3有机半导体中的自旋弛豫
19.4有机材料中的隧穿磁电阻现象
19.5自旋调控的有机电子学器件
19.6小结
参考文献

第20章有机复合磁性纳米结构中的理论计算研究
20.1有机复合磁性纳米结构简介
20.2基于有机复合磁性纳米结构的理论简介
20.2.1唯象的理论方法
20.2.2第一性原理有机物一金属界面的计算方法
20.2.3非平衡态格林函数方法
20.2.4其他效应的理论方法
20.3有机复合磁性纳米结构的结构特性
20.3.1有机物-磁性金属界面
20.3.2有机物-绝缘体界面
20.3.3双面有机物-磁性金属结合的结构
20.3.4其他与有机物相关的界面结构
20.4有机复合磁性纳米结构的自旋相关输运特征
20.4.1基于有机物的隧穿磁电阻效应
20.4.2与有机物相关的界面耦合效应
20.4.3自旋相关杂化对输运的影响
20.4.4电流驱动下的有机物结构转变效应
20.4.5其他有机物中的自旋相关输运特性
20.5有机磁性纳米复合结构的应用前景展望
20.5.1与自旋相关的有机随机存储器
20.5.2有机自旋晶体管
20.5.3基于有机材料的自旋发光二极管
20.5.4基于有机物的自旋流发射源
20.6总结与展望
参考文献

第21章碳基自旋电子学
21.1基于石墨烯的自旋电子学
21.1.1石墨烯简介
21.1.2自旋注入
21.1.3石墨烯自旋阀器件
21.1.4自旋输运和自旋调控
21.1.5基于石墨烯纳米带的自旋电子学
21.1.6小结
21.2基于碳纳米管的自旋电子学
21.2.1碳纳米管简介
21.2.2碳纳米管自旋阀器件
21.2.3碳管中的自旋输运和调控
21.2.4小结
21.3基于有机半导体和富勒烯的自旋阀器件
21.4总结和展望