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新型光自旋应用的二维材料由于相似的六方晶体结构,也可以在二维异质结构中进行逐层工程。这种工程方法可以通过结合相互补充的2D系统来利用。例如,在WSe2/Gr异质结构中,用于谷自旋操纵的大自旋-轨道耦合(WSe2)和用于电子器件的高电导(石墨烯)的配对对谷自旋动力学产生了新的影响。因此,逐层工程提出了一种很有前途的方法来构建具有增强控制和检测自旋现象的二维系统。这就促使人们寻找与传统半导体类似或更新颖的二维类似物,这些材料已经产生了大量的自旋电子研究。几种二维半导体具有适合低维自旋器件的特性,如高电子迁移率和可通过门控调节的载流子密度。例如,基于Gr的器件已经证明了长通道上的自旋输运和自旋进动, ...
究InSe光自旋动力学在图1中可以看到至少采用其中一种光学测量的实验装置。所有的测量都是在低温下在高磁场的磁光低温恒温器中完成的。偏振PL的一般光学设置如图1a所示。在输入端,有一个短通滤波器(SPass),一个线性偏振器(LP)和一个四分之一波片(QWP)。然后,圆形或线性极化光束通过50:50的分束器(BS),其中50%被引导到attoDRY2100磁光低温恒温器(1.7 K基温,9 T超导磁铁)内的物镜。然后,从样品(S)反射的光束通过圆偏振收集光学元件(QWP和LP),用长通滤光片(LPass)过滤,然后聚焦到光纤上,该光纤通向带有CCD相机(Andor)的750毫米光谱仪。采用可调谐 ...
构和一般光学自旋性质蕞近人们的发现涉及某些材料的层依赖的电子,光学和磁性已在相关文献中报道,这些性质表明单硫属化合物与tmd不同,因此突出了它们在未来光学、电子和基于自旋的器件中的潜力。单层MX (M = Ga或In, X = Se, S, Te)的晶体结构是由四个共价键原子(X - M - M - X)形成的,它们通过面内镜面反射对称形成上下亚层。这两个亚层被相邻的金属原子紧紧地结合在一起,从而形成了一个屈曲的蜂窝晶格(图1a)。第1个布里渊带的描述如图1c所示,图中显示了距离原点等距离的三种不同类型的带中心状态。这些也可以用图1d中的近自由电子带结构和相应的对称群来说明。图1如图1中所示, ...
半导体中的光自旋动力学在1846年,迈克尔·法拉第发表了他对线偏振光在平行介质中传播时旋转的观察磁场。1923年,Robert W. Wood和Alexander Ellett发表了关于汞原子在横向磁场中发光去极化的观测结果。前者被称为法拉第效应,后者被称为汉勒效应。在前人的研究和Alfred Kastler的工作基础上,R.R Parson在20世纪60年代末证明了III-V型半导体GaSb中的光诱导自旋取向。Alfred Kastler帮助确立了气体中光诱导自旋极化的基本原理。这是通过一个非常简单的测量来完成的,用圆形偏振光泵浦,测量圆形发光。1971年,克劳迪·赫尔曼和乔治·兰佩尔用偏振 ...
基于自旋电子学的磁化技术关于向调频层注入自旋的效率(自旋注入)、自旋极化电子的传播(自旋输运)、检测自旋的效率(自旋检测)以及这些过程的固有长度尺度(自旋相干长度)的一般基本问题目前正在深入的基础研究中得到解决。另一个新兴的研究领域,被称为“自旋热电子学”,专注于温度和自旋输运之间的相互作用。这将允许通过温度梯度产生自旋电流,或者使用自旋电流进行热传输。可以用作自旋敏感逻辑器件的两种可能的逻辑元件都是三端器件,并被称为“自旋晶体管”,以强调与基于电荷的“传统”电子器件的类比。它们的工作原理如下:基极电流在发射极(E)和基极(B)之间运行。由于半导体-金属界面处形成的肖特基势垒,导致热电子注入形 ...
属材料覆盖的自旋阀层堆栈的散列钴膜的磁化过程进行了成像。尽管有覆盖层,铁磁薄膜中的畴仍然清晰可见。另一层铁磁性的NiFe/Co双分子层在较低的深度被光传输,对克尔信号的贡献更强。然而,在施加磁场时,它的强度几乎降低了两个数量级,因此在显示图像的过程中是饱和的。图1.克尔显微镜上的旋转阀曲径的GMR传感器应用。如图所示,层堆栈由“自由”铁磁双层组成,该双层由来自另一“钉住”铁磁层的非磁性夹层隔开。钉住是通过交换耦合到反铁磁层来实现的。如图所示为两幅固定层反转时的域图像。在指定的场值,自由层是饱和的,不有助于区域对比。通过透明玻璃衬底和总厚度为13 nm的金属层来观察这些畴。在图2的例子中,三层薄 ...
,它既有面内自旋结构,即手性,也有中心的面外自旋,即极性。M-TXM可以对两者进行成像,因此是研究磁涡流结构的物理特性,特别是其自旋动力学的有价值的工具。如果您对磁学测量有兴趣,请访问上海昊量光电的官方网页:https://www.auniontech.com/three-level-150.html更多详情请联系昊量光电/欢迎直接联系昊量光电关于昊量光电:上海昊量光电设备有限公司是光电产品专业代理商,产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、光学元件等,涉及应用涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防、量子光学、生物显微、物联传感、激光制造等;可为客户提供完整的设备安装,培训,硬 ...
如铁电性,和自旋分裂。由于常见的多型型(λ, γ, β)在结构上非常相似,区分特定的堆叠顺序可能很困难。为了识别多型,通常需要多种实验方法,如拉曼光谱和二次谐波产生(SHG)。图2.奇数和偶数层数的变化表明SHG。利用中心波长为1.49 eV (830 nm)的脉冲激光产生SHG信号。插图显示了不同厚度的拉曼(3L到Bulk)图2显示了不同InSe厚度的SHG和拉曼(插入)测量结果。由于SHG是一个非线性过程,它发生在非中心对称系统中。观察这个效应奇偶厚度证明,由于晶体对称性,任何层数都会发生自旋分裂。通过将SHG和拉曼与文献进行比较,可以确定测量的样品为ϵ-InSe。如果您对磁学测量有兴趣, ...
磁电阻效应和自旋相关输运的器件起着重要作用。在这种装置中,要求其中一个磁层在某一方向上具有增加的矫顽力场,这可以通过交换偏置来实现。另一个例子,铁磁性纳米颗粒与反铁磁性材料的耦合,甚至被认为是在有限温度下稳定磁序的一种手段。为了充分利用反铁磁/铁磁界面在器件结构中的优势,人们需要了解控制这些界面磁相互作用的潜在机制。用界面处反铁磁体的磁矩来描述交换偏置,它通过典型的交换耦合与铁磁矩相互作用,产生的偏置场比实验观察到的高一到两个数量级。在zui简单的模型中,人们假设所谓的非补偿反铁磁表面,即反铁磁表面平面的原子力矩加起来等于一个不消失的净力矩的表面方向。反铁磁体表层的有限磁化强度与沉积在这种表面 ...
铁磁层之间的自旋极化隧穿,穿过薄的绝缘屏障,通常是超薄的氧化物间隔层。如果考虑隧道过程中的自旋守恒,则在两个FM层磁化方向平行的情况下,隧道效应发生在多数态和多数态之间,以及少数态和少数态之间。如果它们是反平行的,大多数电子从一个调频层隧穿到另一层的少数态,反之亦然。一般情况下,在这两种情况下,参与态的密度和隧道概率会不同,从而导致隧道磁电阻。系统的基础研究zui终帮助将室温下的隧道磁阻比提高到220%。图1.1基于薄膜磁性器件的一些现代概念。a巨磁阻:两个或更多铁磁层堆叠中金属电导率与磁化方向的相对方向的关系。在它被发现后不久,这一效应就被应用于设备,例如硬盘驱动器的读磁头。b隧道磁阻:两个 ...
电子和空穴的自旋(例如,黄色激子系列是四倍简并的)以及电子自旋与空穴之间交换相互作用的存在提升了简并,并导致邻位激子和对激子。除了简单的能带模型外,价带的各向异性色散对黄系激子有显著的影响。各向异性色散导致了电子与空穴和轨道的相对运动之间的耦合。图1-7 Cu2O的能带结构Cu2O根据其O空隙和Cu缺陷不同可分为n型或者P型半导体如图1-8所示。在Cu2O中,铜空位出现浅的受主能级,氧间位形成深能级缺陷,形成能分别为1.8eV、1.3eV。铜间位出现在深能级,形成能为2.5eV左右。氧空位具有相对较低的形成能,但是它不稳定。通常情况下容易得到Cu空位P型Cu2O半导体。图1-8(a)为铜多氧少 ...
铁磁性基础的自旋-自旋相互作用中找到。当未成对电子的自旋平行时,交换能zui小。然而,自旋的平行排列从而增加了原子磁矩的另一种能量,即静磁能。产生大的外部磁场,过程如图1a所示。因此,为了降低静磁能,发生了反平行磁化的磁畴分裂,同时这些磁畴之间也开始形成磁壁(图1b)。在这种构型下,交换能有所增加;然而,静磁能降低。因此,在材料内部形成了几个磁畴,使得每个磁畴都包含单独的磁矩。这些力矩加起来就是每个磁域中的总磁化强度。图1由于五种不同能量之间的zui小化竞争,磁畴的形成是一个多步骤的过程。如上图所示:(a)单个原子力矩的对齐,导致静磁能增加(较大的通量线)。因此,产生了一个大的外部磁场;(b) ...
的铁磁性原子自旋极化。目前,这种效应在某些纳米级自旋电子器件中得到了应用。顺磁性材料对于一类被称为顺磁性材料的材料,其相对磁导率仅略大于1。它与磁场强度无关,如果不与温度无关,则随温度升高而减小。许多金属都属于这一类,如铂或钯,还有铁或稀土金属的盐,或钠、钾和氧等元素。铁磁体在居里温度Tc以上变为顺磁性。当外磁场作用于顺磁性材料时,产生与磁场平行的弱感应磁化。然而,与外场成正比的感应磁化强度仍然存在正的,不像反磁铁。另一方面,磁化率作为一个量与绝对温度T成反比,如图1b,这种反比也被称为居里-魏斯定律。顺磁体的相对磁化率为正。顺磁性在某些方面类似于铁磁性,因为它同样归因于不成对的电子自旋。然而 ...
合常数,S为自旋量子数,K为磁各向异性常数,a为晶格常数。本例中,J =3*10-22J, K =2*104 J/m3, S =3/2,则得到30 nm。磁畴的大小可以在相同类型的化合物中变化,这取决于这些薄膜生长的衬底的粒度和应变。例如,衬底可以产生拉伸应变,从而导致在衬底附近形成的畴的平面内磁化。另一方面,顶端晶粒(远离衬底)的磁化方向是垂直的。晶界附近的面内磁化畴的形成会导致磁通量的循环,从而抑制静磁能。磁晶能量需要保持zui小值;因此,它倾向于使原子磁矩沿着晶体轴的一个容易的方向排列。因此,净磁化遵循一定的结晶轴,据说沿着它产生一个容易的磁化轴。铁磁体可以沿着晶体学方向不太困难地磁化。 ...
中的H质子会自旋。通常情况下,每个质子自旋均会产生一个小的磁场,但呈随机无序排列,各方向的磁性相互抵消,因此人体整体不表现磁性。但当一个人进入核磁共振扫描机器里,这些质子就处在了扫描机所产生的强磁场中。这些H原子仍按自己的频率震动,但方向为与外界磁场保持一致,整体上会表现出磁性。这就好比学校做广播体操,同学们一开始是随机排列的,但是一旦听到广播体操声响起,同学们都会自觉的排列整齐,朝同一个方向齐刷刷站好。此时,质子兼顾自旋和指向磁场方向或反方向的两种运动,综合起来看就类似于小时候玩的陀螺,称之为进动。因此,磁共振成像系统中很重要的一个组成部分就是磁体系统,它的主要作用是提供一个稳定的、均匀的空 ...
(MFM)或自旋极化扫描隧道显微镜(STM),通常局限于小的外部磁场。磁光显微镜没有这样的限制。然而,由于传统(远场)光学显微镜的横向分辨率受到衍射的限制,大约只能达到光波长的一半,因此纳米结构只能通过x射线显微镜或扫描近场光学显微镜(SNOM)在可见光范围内成像。用于磁光研究的相当紧凑和振动隔离的特高压室连接到配备薄膜制备设施的特高压系统,以及用于表征薄膜结构和形态的STM和低能电子衍射(LEED)。结合极性和纵向MOKE, kerr显微镜和Sagnac-SNOM测量可以在变温度和外磁场下进行。由于在连续的MOKE, kerr显微镜和SNOM测量之间不需要样品转移,因此样品可以保持在恒定温度 ...
录亚皮秒级的自旋动力学和磁弛豫过程,还可以可视化对磁脉冲的时空响应。可以设想,克尔效应的其他新颖应用将在未来被报道。直到70年代才被发现的MO效应都涉及到价带能量范围内的光学跃迁,即光子能量高达约12 eV。Erskine和Stern(1975)提出,从核心能级到价态的x射线激发中也会出现MO效应。十年后,van der Laan等人(1986)和Schutz等人(1987)首次发现了x射线磁二色性效应。由于历史原因,磁圆二色性一词被用来代替法拉第椭圆性。在zui初发现x射线MO效应之后,又发现了许多其他的MO效应,例如共振x射线散射、x射线法拉第旋转、x射线横向MOKE和x射线纵向MOKE中 ...
拉第效应是由自旋-轨道(SO)耦合下的自旋极化电子运动引起的。休姆在他的考虑中使用了克拉默斯-海森堡色散方程,该方程根据电偶极子算子的能量特征值和矩阵元素给出了折射率(克拉默斯和海森堡1925)。他通过考虑SO诱导的能量特征值分裂来解释左圆偏振光和右圆偏振光折射率的差异,但忽略了SO耦合对波函数的影响。Kittel(1951)认为,SO耦合对波函数的影响可以产生同样大的贡献。Argyres(1955)提出了一个更完整的公式,其中处理了SO相互作用和自旋极化。因此,在五十年代,磁光学的基本起源被理解为SO耦合和交换分裂的相互作用。在同一时期,从世纪之交到五十年代,实验技术不断改进,但没有新的发现 ...
于SO耦合和自旋极化的相互作用,但无法将理论和测量的MO光谱进行直接比较。因此,大多数实验数据仍然是用洛伦兹和德鲁德的经典模型来分析的。Cooper和Ehrenreich和Cooper提出了镍中克尔效应的第1个带间理论,可以与实验进行比较,他们考虑了当时刚刚为人所知的镍带结构。然而,所需的光学跃迁矩阵元素尚未计算,而只是估计。这种情况随着密度泛函理论和局部自旋密度近似(LSDA)的出现,使得精确的能带结构计算成为可能。在此基础上,并采用线性响应理论的光电导率表达式,Callaway及其同事采取了下一个决定性步骤,他们计算了Ni和Fe的对角线和非对角线光电导率的吸收部分。由于MO克尔效应和法拉第 ...
不同磁畴成像技术的优缺点在所有方法中,数字增强磁光(MO)宽视场克尔显微镜已经成为一种完善,zui通用和灵活的实验室技术,用于研究磁畴。该方法基于MO Kerr效应,即线偏振光在非透明磁性样品反射后的偏振面发生微小变化,然后将其检测并用于磁畴成像。典型的宽视场克尔显微镜是在光学偏振反射显微镜的基础上,对均匀照明的样品应用克勒照明技术。根据光的相对方向、入射面、光偏振面和磁化方向将克尔效应分为纵向、极性和横向三种类型。前两种效应导致光的偏振面旋转,可能由椭圆贡献叠加,而后一种效应导致振幅变化而不是反射光的旋转。作为一个简单的规则,由于克尔效应的介电张量的对称性,克尔对比度与入射光束沿传播方向的磁 ...
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