自旋電子器件的研究一直是與量子計算、存儲方向息息相關的領域。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、量子計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力學性質,熱電效應和隧穿各向異性。討論了不同隧穿結構下自旋極化輸運、自旋翻轉、純自旋流產生和隧穿各向異性磁阻。具體研究內容如下:(1)耦合鐵磁電極的單分子磁體(SMM)隧穿結的非平衡量子輸運。鐵磁電極的磁化方向與SMM易磁化軸是非共線的。在順序隧穿機制下,自旋極化電流的反作用可以誘導SMM的磁化強度發(fā)生翻轉。研究發(fā)現(xiàn),鐵磁電極和SMM易軸的反平行結構是一種既能夠使SMM磁化強度發(fā)生翻轉,也能夠使輸運電流的自旋極化改變的有效裝置。輸運性質對非共線角的依賴為量子操控和自旋極化電子輸運提供了有用的信息。(2)在庫侖相互作用和外磁場作用下的SMM隧穿結中純自旋流的產生。無外磁場時,自旋向上和自旋向下的電流關于SMM的初始極化對稱。外磁場的存在打破了系統(tǒng)的時間反演對稱性,導致了平行和反平行極化下自旋流的不對稱性。外磁場既可以改變自旋流的大小也可以改變其極化方向。尤其是,當外磁場增加至一定值時,反平...

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 量子輸運
        1.1.1 量子輸運簡介
        1.1.2 量子輸運的理論研究方法
    1.2 自旋電子學
        1.2.1 自旋極化的產生
        1.2.2 自旋弛豫及其機制
    1.3 單分子磁體及其自旋量子輸運性質
        1.3.1 單分子磁體
        1.3.2 單離子磁體中的超精細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性質及應用
    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 密度算符的運動方程: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 時間關聯(lián)函數(shù)
    2.3 弛豫方程:Pauli率方程的導出
        2.3.1 久期近似
        2.3.2 率方程的導出
    2.4 電流公式
第三章 單分子磁體的動力學性質
    3.1 引言
    3.2 理論模型及公式
    3.3 數(shù)值結果及討論
        3.3.1 磁化強度及門電壓的選取
        3.3.2 本征能級和本征態(tài)
        3.3.3 共線隧穿結
        3.3.4 非共線隧穿結
    3.4 本章小結
第四章 單分子磁體的熱電性質
    4.1 引言
    4.2 理論模型及公式
    4.3 數(shù)值結果及討論
        4.3.1 單電子輸運下的純自旋流
        4.3.2 庫侖相互作用和溫度對純自旋流的影響
        4.3.3 外磁場對純自旋流的調制
    4.4 本章小結
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 二聚體結隧穿電子的率方程方法
    5.4 輸運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
第六章 總結與展望
參考文獻
攻讀學位期間取得的研究成果
致謝
個人簡況及聯(lián)系方式



本文編號：3761911