硅基電路板上容納的晶體管數(shù)量每隔18個(gè)月增加一倍,微處理器性能也將提升一倍,這便是大家熟知的摩爾定律。然而隨著晶體管電路接近性能極限,高溫和漏電始終是難以避免的問題,半導(dǎo)體發(fā)展路線圖開始放緩。為了不讓摩爾定律失效,科學(xué)家引入電子自旋去發(fā)展了一門新的學(xué)科,自旋電子學(xué)。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體器件包括晶體二極管、雙極型晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管等。這些器件與自旋電子學(xué)器件相比,集成化較低、能耗偏高、運(yùn)算速度過慢,很難繼續(xù)推動(dòng)新的信息化產(chǎn)業(yè)革命。自旋電子學(xué)器件對(duì)組成材料的要求很高,這些材料通常具有較高的自旋電子極化率、與半導(dǎo)體較好的兼容性以及較長的馳豫時(shí)間。一些新的高自旋極化材料,比如自旋無能隙半導(dǎo)體和全補(bǔ)償亞鐵磁半金屬等,已經(jīng)成為近幾年研究的熱點(diǎn)。本文針對(duì)近幾年實(shí)驗(yàn)上合成的三類典型的自旋電子學(xué)材料:鐵磁性的自旋無能隙半導(dǎo)體CoFeMnSi,全補(bǔ)償亞鐵磁半金屬M(fèi)n₃Al和全補(bǔ)償亞鐵磁自旋無能隙半導(dǎo)體Ti₂MnAl,利用密度泛函理論結(jié)合非平衡態(tài)格林函數(shù)方法,對(duì)它們的電子結(jié)構(gòu)、磁性和自旋輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行了研究,得到以下主要結(jié)果:自旋無能隙半導(dǎo)體CoFeMnSi具有鐵磁性,磁...

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 自旋電子學(xué)器件的種類
    1.2 半金屬磁性材料
    1.3 自旋無能隙半導(dǎo)體
    1.4 本文的工作
2 理論基礎(chǔ)與計(jì)算方法
    2.1 密度泛函理論
    2.2 NEGF-DFT方法簡介
    2.3 計(jì)算程序-ATK
3 基于自旋無能隙半導(dǎo)體CoFeMnSi的輸運(yùn)特性研究
    3.1 四元霍伊斯勒合金CoFeMnSi的研究進(jìn)展
    3.2 計(jì)算方法與參數(shù)設(shè)定
    3.3 CoFeMnSi的自旋無能隙半導(dǎo)體特性
    3.4 Ga As/CoFeMnSi異質(zhì)結(jié)輸運(yùn)特性的研究
    3.5 CoFeMnSi|GaAs|CoFeMnSi隧道結(jié)的自旋輸運(yùn)特性
    3.6 本章小結(jié)
4 半金屬全補(bǔ)償亞鐵磁Mn₃Al的自旋輸運(yùn)特性
    4.1 Mn₃Al的研究背景
    4.2 參數(shù)設(shè)置與計(jì)算模型
    4.3 Mn₃Al的全補(bǔ)償亞鐵磁半金屬特性
    4.4 異質(zhì)結(jié)Mn₃Al/GaAs的自旋輸運(yùn)特性研究
    4.5 隧道結(jié)Mn₃Al/GaAs/Mn₃Al的自旋輸運(yùn)特性研究
    4.6 勢(shì)壘層GaAs的自旋軌道耦合
    4.7 本章小結(jié)
5 基于全補(bǔ)償亞鐵磁自旋無能隙半導(dǎo)體Ti₂MnAl的輸運(yùn)特性研究
    5.1 自旋無能隙半導(dǎo)體Ti₂MnAl的研究進(jìn)展
    5.2 參數(shù)設(shè)置與理論依據(jù)
    5.3 自旋無能隙半導(dǎo)體Ti₂MnAl的全補(bǔ)償亞鐵磁特性
    5.4 隧道結(jié)Ti₂MnAl/InAs/Ti₂MnAl(001)的電流電壓特性
    5.5 隧道結(jié)Ti₂MnAl/InAs/Ti₂MnAl(001)的熱自旋輸運(yùn)特性
    5.6 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 全文工作總結(jié)
    6.2 下一步工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄 攻讀博士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果



本文編號(hào)：3740538