电流诱导畴壁运动和光诱导自旋霍尔效应

摘要

本文集中讨论了自旋电子学领域近年来发展的电流诱导畴壁运动(CIMDW)和自旋霍尔效应(SHE)的理论。作为很可能未来在工程领域取得突破性革新的自旋电子学(Spintronics)，它的核心是在于用有效的方法控制材料中的自旋。本文主要是讨论用电和光的办法控制自旋。 首先，我们在第一章中对自旋电子学的发展做了一个简单的回顾。接下来在第二章，我们简单介绍了最近几年这一领域中的电流诱导畴壁运动和自旋霍尔效应方面基础理论和进展。从第三章到第五章详细介绍了我在这些方面所做的工作。在第三章，我们详细研究了在恒定电流产生的绝热自旋转矩影响下的双轴铁磁体的动力学行为。通过将加上绝热自旋转矩(Spintorque)的Laudau-Lifschitz方程化成sine-gordon方程，我们从对孤粒子的微扰验证其稳定性出发，得到了在ClMDW现象中非常重要的物理量一阈值电流和其它参数的关系，并进一步讨论了高于阈值电流时畴壁的运动。在第四章中，我们研究了快速变化的电流对畴壁的影响。通过验证绝热条件，我们将绝热自旋转矩推广到快速变化的电流情形，并得到了决定畴壁运动的拉氏量。在此基础上我们研究了畴壁的运动特征，特别是在电流和磁场共同影响下的畴壁的运动行为，从而提出了一种有效的降低电流阈值却不失控制的精确性的方法。本章最后我们研究了电流导致畴壁的宏观量子效应。在第五章，我们提出了用线性光学的办法实现自旋霍尔效应。在电子自旋产生的三能级系统中，通过对光与自旋态互作用哈密顿量对角化，得到了对不同的自旋态产生不同的影响的有效规范场。其结果是不同的自旋激化态产生相反方向的运动从而实现了自旋霍尔效应。

目录

文摘

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Chapter 1 Introduction

Chapter 2 Review of recent development of spintronics

Chapter 3 Dynamics of DW interacting with a steady spin-torque

Chapter 4 Classical and quantum depinning of a domain wall with a fast varying spin-polarized current

Chapter 5 Spin Hall Effect Induced Through Optical Fields

Acknowledgements

个人简历及发表论文