1、spintronics自旋电子学张家祥 0410338 光信王顺冲 0410292 物理学康海洋 0410294 材料物理12-318出品自旋电子学 (Spintronics or spin electronics),亦称磁电子学 (Magneto-electronics),是一门结合磁学与微电子学的交叉学科。巨磁电阻的发现是自旋电子学发展的里程碑 .1988年 ,法国科学家 Fert小组在 Fe/Cr周期性多层膜中观察到 ,当施加外磁场时 ,其电阻变化率高达 50%,因此称之为巨磁电阻效应 (Giant Magnetoresistance,GMR).而对反铁磁耦合的多层膜 ,需要很高的外磁场
2、才能观察到GMR效应 ,故并不适合于器件应用 .12-318出品后来 ,人们设计出一种三明治结构 ,使相邻铁磁层的磁矩不存在 (或只存在很小的 )交换耦合 ,则在较低的外磁场下相邻铁磁层的磁矩能够在平行与反平行排列之间变换 ,从而引起磁电阻的变化 ,这就是所谓的自旋阀结构(spin valve).自旋阀结构的出现 ,使得巨磁电阻效应的应用很快变为现实 .12-318出品1995年 ,人们以绝缘层 Al2O3代替导体 Cr,在Fe/Al2O3/Fe三明治结构中观察到很大的隧道磁电阻 (Tunneling Magnetoresis-tance,TMR)现象 ,从而开辟了自旋电子学研究的又一个新方向
3、 .12-318出品12-318出品电子拥有自旋和电荷电子的逻辑装置采用电子的带电性质电荷相互作用的能量在 eV级，而自旋相互作用在 meV 级别基于电子的自旋性质的逻辑 运算的功率损耗要远小于基 于电荷性质的12-318出品自旋流与电流的比较电流在时间反演下是奇的自旋流在时间反演下是偶的12-318出品自旋是电子的纯量子力学效应，是产生磁性物质的重要物理起源。自旋和外界的相互作用远比电荷的作用弱，因此具有更长的相干时间，而且电子自旋取向构成一个双态量子系统，改变电子自旋取向要比改变电子运动状态要容易得多，快得多，因此可以利用电子的自旋自由度作为信息的载体或量子位，从而可应用于量子信息和量子计算方面12-318出品自旋电子学涉及的典型课题a)如何有效地极化一个自旋系统，即如何获得自旋极化相干态（包括自旋注入）b)系统的自旋极化相干态在输运过程中能保持多长时间c)如何有效地探测和操纵自旋状态以及自旋状态的改变
