信息記錄和存儲是文明延續(xù)的根基。磁性硬盤存儲技術廉價、穩(wěn)定,承擔起現(xiàn)代社會絕大部分信息存儲的任務。傳統(tǒng)磁存儲技術利用電流產(chǎn)生的磁場操縱磁矩朝向以記錄二進制數(shù)據(jù),難以避免電流的熱效應與能量耗散問題。本論文從納米體系的自旋電子結構的角度探討了兩大類利用非電流手段調控磁性的物理過程:電場調控納米體系的磁性,以及利用拓撲絕緣體邊緣的純粹自旋流對磁矩進行翻轉。首先,我們基于密度泛函理論,研究了幾種著名納米系統(tǒng)（包括磷烯、六方氮化硼單層、單層氧化鎂條帶）中的電控磁現(xiàn)象。這些納米系統(tǒng)的各種磁屬性（包括磁矩大小、交換耦合、居里溫度、半金屬性等）都可以通過電場有效調控。根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)我們提出了多種全新的電控磁機理,可以有效克服以往電控磁途徑的缺點。其次,我們預言了一種新的拓撲絕緣體:二維鉛錫合金。模擬計算結果表明該體系可以在常溫下穩(wěn)定工作。并且該體系具有極大的體內能隙,可以有效抑制體內漏電,產(chǎn)生純度更高的自旋流,為實現(xiàn)更高效的自旋轉移轉矩磁性隨機存儲器件提供了備選平臺。本文的工作為未來低能耗磁信息記錄技術的發(fā)展指明了道路。同時,也增加了人們對低維系統(tǒng)中的特殊自旋電子結構的基本認識。第一章對磁性調控的研究背... 

【文章來源】：山東大學山東省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：175 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 電場調控磁性
        1.1.1 電控電偶極矩
        1.1.2 電控載流子
    1.2 自旋轉矩與拓撲絕緣體
    1.3 小結
    參考文獻
第二章 密度泛函理論
    2.1 多體問題的引出
        2.1.1 基態(tài)方程
        2.1.2 一級微擾與Hatree-Fock近似
    2.2 電子密度描述與Hohenberg-Kohn理論
    2.3 早期的密度泛函嘗試:Thomas-Fermi模型
        2.3.1 Thomas-Fermi模型
        2.3.2 Thomas-Fermi模型的交換關聯(lián)
    2.4 Kohn-Sham密度泛函理論
        2.4.1 交換關聯(lián)泛函
        2.4.2 PAW贗勢理論
    參考文獻
第三章 電場誘導磷烯納米條帶的半金屬性
    3.1 zigzag磷烯條帶的幾何結構和二聚化
    3.2 基態(tài)電子結構
        3.2.1 基態(tài)磁結構
        3.2.2 邊緣態(tài)特點
        3.2.3 磁耦合機理
        3.2.4 能帶結構及其物理內涵
    3.3 外電場下自旋結構的演變
    3.4 本章小結
    參考文獻
第四章 電場對氮化硼邊緣磁性的調控
    4.1 電場調控Z-BNNRs磁矩大小
    4.2 電場引導A-BNNRs磁性開關
    4.3 電場調控磁化能與居里溫度
    4.4 邊緣修飾之后的電控磁性
    4.5 應力導致的電控磁性
    4.6 本章小結
    參考文獻
第五章 電場對氧化鎂邊緣磁性的調控
    5.1 電場調控磁矩大小
    5.2 磁耦合機理
    5.3 電場調控自旋密度波
    5.4 電場調控居里溫度
        5.4.1 平均場近似解
        5.4.2 改進后的磁疇蒙特卡洛算法
        5.4.3 蒙特卡洛模擬給出的解
    5.5 本章小結
    參考文獻
第六章 二維鉛錫合金中的量子自旋霍爾效應
    6.1 結構與穩(wěn)定性
    6.2 量子自旋霍爾態(tài)
        6.2.1 PbSn的拓撲平凡電子態(tài)
        6.2.2 H-PbSn的拓撲非平凡電子態(tài)
    6.3 拓撲邊緣態(tài)
        6.3.1 有效緊束縛哈密頓量
        6.3.2 改進的表面格林函數(shù)方法
        6.3.3 H-PbSn的表面態(tài)
    6.4 襯底效應
    6.5 本章小結
    參考文獻
總結
致謝
博士期間完成的一作論文
附: 英文論文(一)
附: 英文論文(二)
學位論文評閱及答辯情況表



本文編號：3639382