铁磁金属-铁磁绝缘体多层膜材料中的自旋转化和自旋输运研究

项目名称： 铁磁金属-铁磁绝缘体多层膜材料中的自旋转化和自旋输运研究

项目编号： No.51471119

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2015

项目学科： 一般工业技术

项目作者： 张建卫

作者单位： 同济大学

项目金额： 85万元

中文摘要： 铁磁金属材料中自旋输运特性由自旋电流来实现，铁磁绝缘体中由于没有自由电子，因而自旋输运特性只能由磁量子（Magnon）或自旋波来传播。而铁磁金属-铁磁绝缘体多层膜体系中，自旋输运特性如何由铁磁金属中的自旋电流转化为铁磁绝缘体中磁量子，磁量子如何在铁磁绝缘体中输运和衰减，磁量子如何最终转化为可测量电流信号，不同材料参数对输运效率的影响，以及如何应用物理手段对上述过程进行调控，都将是本课题研究的重点内容。研究方法上，将应用非平衡态自旋相关玻尔兹曼方程来计算自旋流在体系中的输运特性，铁磁绝缘体中将采用magnon玻尔兹曼方程进行研究，整个铁磁金属-铁磁绝缘体多层膜体系将应用整体自洽求解方法。同时将应用全量子线性响应理论研究金属与铁磁绝缘体界面处的自旋流与magnon的转化。本课题的物理核心内容将着重于非平衡态自旋积累，自旋注入，电子自旋与magnon转化，材料参数的影响以及物理场的调控等方面。

中文关键词： 自旋电子学；磁性材料；铁磁金属；磁量子；自旋电流

英文摘要： Spin transport properties of ferromagnetic metal carried by the spin current to achieve , in ferromagnetic insulator without any free electrons , which spin transport properties can only be transported by spin waves or magnetic quantum excitation(Magnon). In a ferromagnetic metal - ferromagnetic insulator multilayer system, how the spin transport properties of ferromagnetic metal with spin current inject into a magnetic insulator magnon, how the magnon transport and decay in the ferromagnetic insulator, how magnon ultimately translate into a measurable electrical current signal, the effects of different parameters on the transport efficiency of the material , and how to use physical tools to regulate these processes , this project will be the focus of this research. We apply non -equilibrium spin-dependent Boltzmann equation and Magnon Boltzmann equation to calculate the spin current in the system of the transport properties of ferromagnetic insulator. At boundary we apply the quantum theory of linear response of metal transformation and magnon spin current and the ferromagnetic insulator interface . Physical core of this project will focus on non-equilibrium spin accumulation, spin injection , electron spin and magnon convertance , the impact of material parameters and other aspects of the regulation of physics .

英文关键词： Spintronics;magnetics materials;Ferromagnetic Metal;Magnon;Spin current