信息記錄和存儲是文明延續(xù)的根基。磁性硬盤存儲技術(shù)廉價、穩(wěn)定,承擔(dān)起現(xiàn)代社會絕大部分信息存儲的任務(wù)。傳統(tǒng)磁存儲技術(shù)利用電流產(chǎn)生的磁場操縱磁矩朝向以記錄二進(jìn)制數(shù)據(jù),難以避免電流的熱效應(yīng)與能量耗散問題。本論文從納米體系的自旋電子結(jié)構(gòu)的角度探討了兩大類利用非電流手段調(diào)控磁性的物理過程:電場調(diào)控納米體系的磁性,以及利用拓?fù)浣^緣體邊緣的純粹自旋流對磁矩進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。首先,我們基于密度泛函理論,研究了幾種著名納米系統(tǒng)（包括磷烯、六方氮化硼單層、單層氧化鎂條帶）中的電控磁現(xiàn)象。這些納米系統(tǒng)的各種磁屬性（包括磁矩大小、交換耦合、居里溫度、半金屬性等）都可以通過電場有效調(diào)控。根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)我們提出了多種全新的電控磁機(jī)理,可以有效克服以往電控磁途徑的缺點(diǎn)。其次,我們預(yù)言了一種新的拓?fù)浣^緣體:二維鉛錫合金。模擬計算結(jié)果表明該體系可以在常溫下穩(wěn)定工作。并且該體系具有極大的體內(nèi)能隙,可以有效抑制體內(nèi)漏電,產(chǎn)生純度更高的自旋流,為實(shí)現(xiàn)更高效的自旋轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)矩磁性隨機(jī)存儲器件提供了備選平臺。本文的工作為未來低能耗磁信息記錄技術(shù)的發(fā)展指明了道路。同時,也增加了人們對低維系統(tǒng)中的特殊自旋電子結(jié)構(gòu)的基本認(rèn)識。第一章對磁性調(diào)控的研究背... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：175 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 電場調(diào)控磁性
        1.1.1 電控電偶極矩
        1.1.2 電控載流子
    1.2 自旋轉(zhuǎn)矩與拓?fù)浣^緣體
    1.3 小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第二章 密度泛函理論
    2.1 多體問題的引出
        2.1.1 基態(tài)方程
        2.1.2 一級微擾與Hatree-Fock近似
    2.2 電子密度描述與Hohenberg-Kohn理論
    2.3 早期的密度泛函嘗試:Thomas-Fermi模型
        2.3.1 Thomas-Fermi模型
        2.3.2 Thomas-Fermi模型的交換關(guān)聯(lián)
    2.4 Kohn-Sham密度泛函理論
        2.4.1 交換關(guān)聯(lián)泛函
        2.4.2 PAW贗勢理論
    參考文獻(xiàn)
第三章 電場誘導(dǎo)磷烯納米條帶的半金屬性
    3.1 zigzag磷烯條帶的幾何結(jié)構(gòu)和二聚化
    3.2 基態(tài)電子結(jié)構(gòu)
        3.2.1 基態(tài)磁結(jié)構(gòu)
        3.2.2 邊緣態(tài)特點(diǎn)
        3.2.3 磁耦合機(jī)理
        3.2.4 能帶結(jié)構(gòu)及其物理內(nèi)涵
    3.3 外電場下自旋結(jié)構(gòu)的演變
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 電場對氮化硼邊緣磁性的調(diào)控
    4.1 電場調(diào)控Z-BNNRs磁矩大小
    4.2 電場引導(dǎo)A-BNNRs磁性開關(guān)
    4.3 電場調(diào)控磁化能與居里溫度
    4.4 邊緣修飾之后的電控磁性
    4.5 應(yīng)力導(dǎo)致的電控磁性
    4.6 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 電場對氧化鎂邊緣磁性的調(diào)控
    5.1 電場調(diào)控磁矩大小
    5.2 磁耦合機(jī)理
    5.3 電場調(diào)控自旋密度波
    5.4 電場調(diào)控居里溫度
        5.4.1 平均場近似解
        5.4.2 改進(jìn)后的磁疇蒙特卡洛算法
        5.4.3 蒙特卡洛模擬給出的解
    5.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第六章 二維鉛錫合金中的量子自旋霍爾效應(yīng)
    6.1 結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性
    6.2 量子自旋霍爾態(tài)
        6.2.1 PbSn的拓?fù)淦椒搽娮討B(tài)
        6.2.2 H-PbSn的拓?fù)浞瞧椒搽娮討B(tài)
    6.3 拓?fù)溥吘墤B(tài)
        6.3.1 有效緊束縛哈密頓量
        6.3.2 改進(jìn)的表面格林函數(shù)方法
        6.3.3 H-PbSn的表面態(tài)
    6.4 襯底效應(yīng)
    6.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
總結(jié)
致謝
博士期間完成的一作論文
附: 英文論文(一)
附: 英文論文(二)
學(xué)位論文評閱及答辯情況表



本文編號：3639382