磁學(xué)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)-資料下載頁(yè)
2025-03-18 19:46本頁(yè)面
【正文】 括量子點(diǎn) 、 量子線 、 超薄膜 、異質(zhì)結(jié) 、 自組織有序納米結(jié)構(gòu)等 ， 構(gòu)成這些結(jié)構(gòu)的材料可以覆蓋從半導(dǎo)體 、超導(dǎo) （ 包括非常規(guī)超導(dǎo) ） 、 磁性 、 鐵電 /壓電 、 熱電 、 拓?fù)浣^緣體一直到常規(guī)絕緣體 的絕大多數(shù)材料 。 調(diào)控 界面 /電荷 /軌道 /自旋結(jié)構(gòu)重組 、 電荷轉(zhuǎn)移 、電聲子相互作用 、 應(yīng)力效應(yīng)等微觀過(guò)程 ， 界面誘導(dǎo)新物態(tài) 。 關(guān)聯(lián)自由度包括 電荷 、 自旋和軌道序 。 與表面過(guò)程相關(guān)的非平衡條件下的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué) ，與高分辨率高靈敏度原位表征和測(cè)量技術(shù) 、 理論模擬結(jié)合 ， 是未來(lái)凝聚態(tài)物理最有生命力的一個(gè)研究領(lǐng)域 。 新材料的發(fā)展將對(duì)前沿領(lǐng)域研究起到引領(lǐng)作用 。 低維自旋相關(guān)量子結(jié)構(gòu)材料的設(shè)計(jì)與可控制備 界面誘導(dǎo)新物態(tài) 層間關(guān)聯(lián) 彈性關(guān)聯(lián) 物理關(guān)聯(lián) 電荷關(guān)聯(lián) 磁關(guān)聯(lián) 軌道關(guān)聯(lián) 雙交換 超交換 RKKY 界面偶極 電荷轉(zhuǎn)移 自旋轉(zhuǎn)移 電場(chǎng)對(duì)磁性的影響 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，氧化物薄膜中 應(yīng)變弛豫長(zhǎng)度約為 10 nm， 磁相關(guān)過(guò)程的作用范圍約為 2 nm，界面有效作用長(zhǎng)度約為 3~6 nm， 層間磁相互作用的傳遞長(zhǎng)度約為 2~5 nm， 電子平均自由程約為 1~2 nm，非平衡載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度約為 1~5 nm。當(dāng)薄膜厚度小于或者接近上述特征長(zhǎng)度時(shí)，由于界面效應(yīng)、層間耦合效應(yīng)的影響，薄膜 /多層膜系統(tǒng)的量子相變、量子有序現(xiàn)象及其調(diào)控都蘊(yùn)含了新的內(nèi)容，無(wú)論體系的磁行為、磁結(jié)構(gòu)還是電輸運(yùn)行為、電極化 /介電行為、光電特性等都可能出現(xiàn)顛覆性變化，導(dǎo)致新量子態(tài)以及新物理效應(yīng)。 OXIDE A OXIDE B OXIDE A OXIDE B 特征關(guān)聯(lián)長(zhǎng)度 磁性材料與磁性、半導(dǎo)體、超導(dǎo)（包括非常規(guī)超導(dǎo)）、鐵電 /壓電、熱電材料的組合 調(diào)控界面 /電荷 /軌道 /自旋結(jié)構(gòu)重組 、 電荷轉(zhuǎn)移 、電聲相互作用 、 應(yīng)力效應(yīng) ， 界面誘導(dǎo)新物態(tài) 拓?fù)浣^緣體態(tài)是由 自旋 軌道耦合 引起的新量子物態(tài)的一個(gè)例子。根據(jù)電子態(tài)結(jié)構(gòu)的差異，傳統(tǒng)意義上的材料被分為金屬和絕緣體兩大類。而拓?fù)浣^緣體是一種與二者都不同的新的量子物態(tài)。這種物質(zhì)態(tài)的體電子態(tài)是有能隙的絕緣體，而其表面則是無(wú)能隙的金屬態(tài)。由于自旋 軌道耦合作用，在表面上會(huì)產(chǎn)生由時(shí)間反演對(duì)稱性決定的無(wú)能隙的自旋分辨的表面電子態(tài)。這種表面態(tài)形成一種無(wú)有效質(zhì)量的二維電子氣。 例一：關(guān)聯(lián)效應(yīng) 體： 絕緣態(tài) 表面：自旋相關(guān)的導(dǎo)電通道 例二：界面關(guān)聯(lián)效應(yīng) 很多重要物理過(guò)程在且只在異質(zhì)結(jié)構(gòu)中發(fā)生 2維電子氣，量子 Hall 效應(yīng) LaAlO3 SrTiO3 M. Basletic et al. Nature Materials 7, 621(2022) A. Tsukazakiet al. Science 315, 1388 (2022) ZnO/ZnO:Mg 例三：界面關(guān)聯(lián)效應(yīng) Emergent phenomena 電場(chǎng)對(duì)磁性的影響 例四：磁性調(diào)控 磁場(chǎng) 磁性 應(yīng)變 磁各向異性 Spintorque磁性 電場(chǎng) 磁性 例五：磁性調(diào)控 例六：磁性調(diào)控 例七：自旋調(diào)控 例八：自旋調(diào)控 例九：自旋調(diào)控 ? 自旋 Hall ? 反自旋 Hall ? Rashba 效應(yīng) ? 拓?fù)浣^緣體 例十：自旋調(diào)控 謝 謝！
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