中国科学技术大学：《电磁学》课程教学资源（专题报告）巨磁电阻效应及应用（主讲：李晓光）

中园科学技求大学 Univerity o'Science and Technology of China 巨磁电阻效应及应用 李晓光 物理系 中国科学技术大学 2008年6月7日 PDF created with pdfFactory Pro trial version ww.pdffactory.com

李晓光 物理系 中国科学技术大学 巨磁电阻效应及应用 2008年6月7日

内容提要 一.集成电路的摩尔定律 电荷行为 二.神奇的磁性及其应用一 自旋和电荷行为 三.巨磁电阻效应 一可爱活泼的自旋行为 四.交换偏置效应— 再次显示自旋的伟大 五.锰氧化物庞磁电阻—自旋的又一非凡表现 六.纳米尺度下自旋行为的调控一看我是多么配合 七.目前存在的问题一未来世界属于你们 PDF created with pdfFactory Pro trial version ww.pdffactory.com

内容提要 一. 集成电路的摩尔定律——电荷行为 二. 神奇的磁性及其应用——自旋和电荷行为 三. 巨磁电阻效应——可爱活泼的自旋行为 四. 交换偏置效应——再次显示自旋的伟大 五. 锰氧化物庞磁电阻——自旋的又一非凡表现 六. 纳米尺度下自旋行为的调控——看我是多么配合 七. 目前存在的问题——未来世界属于你们

一.集成电路的摩尔定律 —电荷行为

一 . 集成电路的摩尔定律 ——电荷行为

电子状态与物理性能密切相关 电子是自旋和电荷的统一载体 Charge Spin Charge-Charge:1eV Spin-Spin:10-100meV 自旋有序和电荷有序行为直接影响材料的物理性能 PDF created with pdfFactory Pro trial version ww.pdffactory.com

自旋有序和电荷有序行为直接影响材料的物理性能 Charge 电子是自旋和电荷的统一载体 Charge-Charge: 1eV Spin Spin-Spin: 10-100meV 电子状态与物理性能密切相关

电子电荷的积累和输运：微电子和光电子器件 根据摩尔定律，集成电路中每平方英寸面积里的晶体管 数和性能每18个月翻一番。 1971 400d 1972 80a8 74 8880 1978 8D86 Moore's Law 1982 2的 Means More Performance 1805 3B612P708ss01 1日8 486TM DX Processor 1993 PEr1北T①y8gggS®F 197 Pentium1 Psocessor 4929 200 B7turm成4P7DD白5否0G 100,800,000 18,000,000 1,070.00n FOCe5 g PaNer使8 00.00Q f5.0c of Transistors 1100 PDF created with pdfFactory Pro trial version ww.pdffactory.com

根据摩尔定律，集成电路中每平方英寸面积里的晶体管 数和性能每18个月翻一番。 e 电子电荷的积累和输运：微电子和光电子器件

传统 半导体 而国际上目前的生产技术已达到0.13-0.09um,在实 验室70nm的技术也已经通过考核。然而由于量子效 应、磁场及其热效应等影响，专家预测硅半导体芯 片的特征尺寸到2010年将达到极限（约0.07um)。 茵 冠身 纳米：纳米材料、分子调控。 自旋：自旋电子材料 I PDF created with pdfFactory Pro trial version ww.pdffactory.com

传统 半导体 而国际上目前的生产技术已达到0.13-0.09mm，在实 验室70nm的技术也已经通过考核。然而由于量子效 应、磁场及其热效应等影响，专家预测硅半导体芯 片的特征尺寸到2010年将达到极限（约0.07 mm）。 突 破 极 限 纳米：纳米材料、分子调控。 自旋：自旋电子材料

n-GaN InxGa1-xN i-GaN 在一维半导体纳米线p -n1 p-AlGaN -p-GaN 结激光器中人工设计调控 量子阱结构，实现高效发 光并且波长连续可调的纳 InGat-aN 米激光器件，为实现高集 GaN P-AKGaN 300nm 成度的光电器件提供极大 GaN 的可能。 8 60- 40- 20 300400500600700 Wavelength(nm) C.M.Lieber et al.,Materials today,9,18 (2006 PDF created with pdfFactory Pro trial version ww.pdffactory.com

C. M. Lieber et al., Materials today, 9, 18 (2006) 300 nm 2 μm 在一维半导体纳米线p－n 结激光器中人工设计调控 量子阱结构，实现高效发 光并且波长连续可调的纳 米激光器件，为实现高集 成度的光电器件提供极大 的可能

二.神奇的磁性及其应用 自旋和电荷行为 PDF created with pdfFactory Pro trial version ww.pdffactory.com

二.神奇的磁性及其应用 ——自旋和电荷行为

磁性是物质的基本属性 微波 电子学 原子核 电子学 物理学 基本粒子 力学 磁微波学 磁电子学 原子核磁学 物理学 磁流体力学 基本粒子磁学 磁学 材料磁学 磁化学 料科 学 生物磁学 地球磁学 天体磁学 化学 人类 入地 上天 生命科学 地球物理 天文学 学 PDF created with pdfFactory Pro trial version ww.pdffactory.com

基本粒子磁学 磁微波学 原子核磁学 生物磁学 地球磁学 天体磁学 材料磁学 磁化学 磁电子学 基本粒子 物理学 原子核 物理学 微波 电子学 力学 电子学 材料科 学 人类 生命科学 上天 天文学 入地 地球物理 学 化学 磁学 磁性是物质的基本属性 磁流体力学

一)磁性的来源 1、早期观点 1)安培分子电流：在磁介质中分子、原子存在着一种环 形电流一分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为 微小的磁体。 H G-0-0-O-G-Ce 2)磁荷：磁介质的最小单元是磁偶极子。介质没有被 磁化，磁偶极子的取向无规。处于磁场中，各磁偶极子 在一定程度上沿着磁场的方向排列，显示磁性。 PDF created with pdfFactory Pro trial version ww.pdffactory.com

1）安培分子电流：在磁介质中分子、原子存在着一种环 形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为 微小的磁体。 2）磁荷：磁介质的最小单元是磁偶极子。介质没有被 磁化，磁偶极子的取向无规。处于磁场中，各磁偶极子 在一定程度上沿着磁场的方向排列，显示磁性。 一）磁性的来源 1、早期观点