自旋電子器件的研究一直是與量子計(jì)算、存儲(chǔ)方向息息相關(guān)的領(lǐng)域。單分子磁體由于單軸各向異性和大自旋,已成為用于信息存儲(chǔ)、量子計(jì)算等的自旋電子器件制備的熱門納米材料。本文基于率方程方法,分別研究了單分子磁體動(dòng)力學(xué)性質(zhì),熱電效應(yīng)和隧穿各向異性。討論了不同隧穿結(jié)構(gòu)下自旋極化輸運(yùn)、自旋翻轉(zhuǎn)、純自旋流產(chǎn)生和隧穿各向異性磁阻。具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)耦合鐵磁電極的單分子磁體(SMM)隧穿結(jié)的非平衡量子輸運(yùn)。鐵磁電極的磁化方向與SMM易磁化軸是非共線的。在順序隧穿機(jī)制下,自旋極化電流的反作用可以誘導(dǎo)SMM的磁化強(qiáng)度發(fā)生翻轉(zhuǎn)。研究發(fā)現(xiàn),鐵磁電極和SMM易軸的反平行結(jié)構(gòu)是一種既能夠使SMM磁化強(qiáng)度發(fā)生翻轉(zhuǎn),也能夠使輸運(yùn)電流的自旋極化改變的有效裝置。輸運(yùn)性質(zhì)對(duì)非共線角的依賴為量子操控和自旋極化電子輸運(yùn)提供了有用的信息。(2)在庫(kù)侖相互作用和外磁場(chǎng)作用下的SMM隧穿結(jié)中純自旋流的產(chǎn)生。無外磁場(chǎng)時(shí),自旋向上和自旋向下的電流關(guān)于SMM的初始極化對(duì)稱。外磁場(chǎng)的存在打破了系統(tǒng)的時(shí)間反演對(duì)稱性,導(dǎo)致了平行和反平行極化下自旋流的不對(duì)稱性。外磁場(chǎng)既可以改變自旋流的大小也可以改變其極化方向。尤其是,當(dāng)外磁場(chǎng)增加至一定值時(shí),反平...

【文章頁(yè)數(shù)】：122 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 量子輸運(yùn)
        1.1.1 量子輸運(yùn)簡(jiǎn)介
        1.1.2 量子輸運(yùn)的理論研究方法
    1.2 自旋電子學(xué)
        1.2.1 自旋極化的產(chǎn)生
        1.2.2 自旋弛豫及其機(jī)制
    1.3 單分子磁體及其自旋量子輸運(yùn)性質(zhì)
        1.3.1 單分子磁體
        1.3.2 單離子磁體中的超精細(xì)相互作用及大自旋間相互作用
        1.3.3 單分子磁體的自旋輸運(yùn)性質(zhì)及應(yīng)用
    1.4 本文概述
第二章 率方程方法
    2.1 密度算符和Liouville方程
        2.1.1 密度算符和約化密度算符
        2.1.2 密度算符的運(yùn)動(dòng)方程:Liouville方程
    2.2 弛豫過程的不可逆性
        2.2.1 Born近似和Markoff近似
        2.2.2 時(shí)間關(guān)聯(lián)函數(shù)
    2.3 弛豫方程:Pauli率方程的導(dǎo)出
        2.3.1 久期近似
        2.3.2 率方程的導(dǎo)出
    2.4 電流公式
第三章 單分子磁體的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)
    3.1 引言
    3.2 理論模型及公式
    3.3 數(shù)值結(jié)果及討論
        3.3.1 磁化強(qiáng)度及門電壓的選取
        3.3.2 本征能級(jí)和本征態(tài)
        3.3.3 共線隧穿結(jié)
        3.3.4 非共線隧穿結(jié)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 單分子磁體的熱電性質(zhì)
    4.1 引言
    4.2 理論模型及公式
    4.3 數(shù)值結(jié)果及討論
        4.3.1 單電子輸運(yùn)下的純自旋流
        4.3.2 庫(kù)侖相互作用和溫度對(duì)純自旋流的影響
        4.3.3 外磁場(chǎng)對(duì)純自旋流的調(diào)制
    4.4 本章小結(jié)
第五章 單分子磁體的各向異性
    5.1 引言
    5.2 模型及哈密頓量
    5.3 二聚體結(jié)隧穿電子的率方程方法
    5.4 輸運(yùn)電流和隧穿各向異性磁阻
        5.4.1 鐵磁隧穿各向異性磁阻
        5.4.2 反鐵磁隧穿各向異性磁阻
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)況及聯(lián)系方式



本文編號(hào)：3761911