電流誘導(dǎo)疇壁運(yùn)動(dòng)和光誘導(dǎo)自旋霍爾效應(yīng).pdf

1、本文集中討論了自旋電子學(xué)領(lǐng)域近年來(lái)發(fā)展的電流誘導(dǎo)疇壁運(yùn)動(dòng)(CIMDW)和自旋霍爾效應(yīng)(SHE)的理論。作為很可能未來(lái)在工程領(lǐng)域取得突破性革新的自旋電子學(xué)(Spintronics)，它的核心是在于用有效的方法控制材料中的自旋。本文主要是討論用電和光的辦法控制自旋。 首先，我們?cè)诘谝徽轮袑?duì)自旋電子學(xué)的發(fā)展做了一個(gè)簡(jiǎn)單的回顧。接下來(lái)在第二章，我們簡(jiǎn)單介紹了最近幾年這一領(lǐng)域中的電流誘導(dǎo)疇壁運(yùn)動(dòng)和自旋霍爾效應(yīng)方面基礎(chǔ)理論和進(jìn)展。從第三章到

2、第五章詳細(xì)介紹了我在這些方面所做的工作。在第三章，我們?cè)敿?xì)研究了在恒定電流產(chǎn)生的絕熱自旋轉(zhuǎn)矩影響下的雙軸鐵磁體的動(dòng)力學(xué)行為。通過(guò)將加上絕熱自旋轉(zhuǎn)矩(Spintorque)的Laudau-Lifschitz方程化成sine-gordon方程，我們從對(duì)孤粒子的微擾驗(yàn)證其穩(wěn)定性出發(fā)，得到了在ClMDW現(xiàn)象中非常重要的物理量一閾值電流和其它參數(shù)的關(guān)系，并進(jìn)一步討論了高于閾值電流時(shí)疇壁的運(yùn)動(dòng)。在第四章中，我們研究了快速變化的電流對(duì)疇壁的影響。通過(guò)

3、驗(yàn)證絕熱條件，我們將絕熱自旋轉(zhuǎn)矩推廣到快速變化的電流情形，并得到了決定疇壁運(yùn)動(dòng)的拉氏量。在此基礎(chǔ)上我們研究了疇壁的運(yùn)動(dòng)特征，特別是在電流和磁場(chǎng)共同影響下的疇壁的運(yùn)動(dòng)行為，從而提出了一種有效的降低電流閾值卻不失控制的精確性的方法。本章最后我們研究了電流導(dǎo)致疇壁的宏觀量子效應(yīng)。在第五章，我們提出了用線(xiàn)性光學(xué)的辦法實(shí)現(xiàn)自旋霍爾效應(yīng)。在電子自旋產(chǎn)生的三能級(jí)系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)光與自旋態(tài)互作用哈密頓量對(duì)角化，得到了對(duì)不同的自旋態(tài)產(chǎn)生不同的影響的有效規(guī)范