隨著微納器件的快速發(fā)展,電流發(fā)熱問題越來越嚴重,只利用電子電荷屬性的傳統電子器件已經無法滿足人們對元器件超低能耗、精確局域化等方面的迫切需求。促使人們研究電子的自旋屬性,期望能夠整合和利用它們各自的優(yōu)勢開發(fā)出新的元器件。傳統情況下,我們利用電流產生磁場來控制自旋,電流的熱損耗以及磁場的非局域化本質都不利于微納器件的發(fā)展。磁的電控為我們提供了一種可行的方案。多鐵性材料中電性和磁性可以共存并且相互耦合,特別是其中的磁電耦合效應,為利用電場的方式控制磁性提供了可能。此外,器件小型化、低維化以及人造復合系統的發(fā)展,使得表界面變得越來越重要。相應地界面磁電耦合效應也成為了一個研究熱點。參考多鐵系統中的磁電耦合效應,在本論文中,我們從理論上研究了鐵磁金屬界面和絕緣界面的磁電耦合效應,以及其磁電耦合可能的起源機制。從而得到界面磁電耦合的兩種起源機制:鐵磁金屬界面的自旋屏蔽電荷機制以及絕緣界面的皮爾斯（Peierls）機制。在鐵磁金屬界面系統中,利用界面處屏蔽電荷誘導的非均勻的自旋結構引入磁電耦合效應。屏蔽電荷誘導的自旋中平行于局域磁矩的絕熱部分會給出一個靜態(tài)的磁電耦合;而始終垂直于局域磁矩的非絕熱部... 

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【學位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 多鐵
    1.2 磁電耦合效應
        1.2.1 磁電耦合的定義
        1.2.2 磁電耦合的分類
    1.3 界面磁電耦合
        1.3.1 金屬界面的磁電耦合
        1.3.2 絕緣界面的磁電耦合
    1.4 研究內容
    1.5 研究動機
第二章 鐵磁金屬系統界面磁電耦合
    2.1 在金屬表面,電場對磁性的控制
        2.1.1 層狀介觀金屬系統中磁性的電場效應
        2.1.2 利用外加電場和量子井態(tài)(quantumwellstates)調節(jié)薄膜的磁性
    2.2 界面磁電耦合
    2.3 磁化動力學
        2.3.1 LLBar(Landau-Lifshitz-Baryakhtar)方程
        2.3.2 馳豫系數的確定
        2.3.3 系統的動力學演化方程
    2.4 數值結果和討論
        2.4.1 磁化強度沿著鐵磁界面的法線方向(θ_u=0)
        2.4.2 磁化強度沿著鐵磁界面的方向(θ_u=π/2)
        2.4.3 初始相位對演化模式的影響
        2.4.4 外加小磁場對動力學演化模式的影響
    2.5 結論與展望
第三章 鐵磁絕緣系統界面磁電耦合
    3.1 磁性絕緣體中的磁致鐵電性
        3.1.1 交換伸縮機制
        3.1.2 自旋流模型
        3.1.3 自旋相關的p-d雜化模型
    3.2 內外電場耦合機制
        3.2.1 多軌道鐵磁絕緣體模型
        3.2.2 鐵磁基態(tài)
        3.2.3 內電場
        3.2.4 鐵磁絕緣體中各向異性的外加電場
        3.2.5 內外電場作用下磁電相互作用
    3.3 鐵磁絕緣體中的靜態(tài)磁電耦合效應
        3.3.1 磁電耦合相互作用對磁矩方向的影響
        3.3.2 磁電耦合相互作用對磁矩大小的影響
    3.4 鐵磁絕緣體中的動態(tài)磁電耦合效應
        3.4.1 動態(tài)磁電耦合系數
    3.5 總結
第四章 反鐵磁絕緣系統界面磁電耦合
    4.1 波包動力學
        4.1.1 局域基矢和波包
        4.1.2 拉氏量
    4.2 反鐵磁結構中的內電場
        4.2.1 反鐵磁模型
        4.2.2 反鐵磁模型的拉氏函數
        4.2.3 拉氏函數下的運動方程
        4.2.4 動量空間的運動方程
        4.2.5 反鐵磁結構的內電場
    4.3 內外電場耦合下磁電耦合系數
        4.3.1 磁電耦合系數
        4.3.2 外電場下(?)·(?)的隨時演化
    4.4 結論
第五章 磁電耦合效應對磁導率以及折射率的影響
    5.1 復數磁導率
    5.2 磁導率與頻率的依賴關系
    5.3 磁電相互作用下可變的磁導率
    5.4 磁電耦合效應下的負折射率
    5.5 總結
第六章 總結和展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
在學期間的研究成果
參與的科研項目
致謝



本文編號：3695799