分子磁体耦合铁磁电极的量子输运

论文摘要

近年来,分子磁体中的量子现象研究进一步推动了人们对磁性系统的认识,成为磁学领域的一个热点课题。本文首先回顾了几种常见的单分子磁体及宏观量子效应,特别是单分子磁体Mn12、Fe8的实验研究结果,如量子隧穿、量子相干、量子化磁滞回线、磁共振等,以及近年来单分子磁体量子输运研究在实验和理论方面的研究现状;接着在宽带近似下,应用量子主方程方法研究了单分子磁体耦合铁磁电极的量子输运,考虑了单分子磁体内电子-电子库仑相互作用,磁各向异性能,自旋交换相互作用等;最后研究了沿分子磁体易轴方向加磁场时,单分子磁体的输运特性。数值计算结果表明:当两电极部分极化时,系统的稳态电流随偏压变化过程中出现台阶,可解释为库仑阻塞效应;电流减小的区域为负微分电导,可解释为自旋阻塞效应;通过调节左右电极极化方向的夹角可调节系统的电流和隧穿磁阻的大小;当两铁磁电极处于反平行结构时,可得电流最小值和TMR最大值;态的占据率随时间的变化可见单分子磁体的自旋翻转;当时间足够长时,占据率达到稳态,不同的夹角发生反转现象的时间不同;不同的电极极化率也影响自旋反转发生的时间;当两电极接近完全极化时,稳态电流出现完全抑制现象,可用自旋阻塞效应来解释;另外当沿易轴方向加磁场时,由于塞曼效应破坏了自旋简并,导致稳态电流中的台阶增加。单分子磁体耦合铁磁电极的量子输运研究为灵敏的电流计、磁性分子晶体管,磁随机存储器（RMAM）等分子器件的设计和制作提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 单分子磁体及其宏观量子效应
• 1.2 分子磁体量子输运的实验研究
• 1.3 分子磁体量子输运的理论研究
• 1.4 小结
• 第二章 单分子磁体耦合铁磁电极的量子输运
• 2.1 引言
• 2.2 理论模型
• 2.3 量子主方程方法
• 2.4 模型的计算
• 2.5 数值结果分析与讨论
• 第三章 加磁场时单分子磁体耦合铁磁电极的量子输运
• 3.1 引言
• 3.2 模型与计算
• 3.3 数值结果分析与讨论
• 第四章 结果与展望
• 参考文献
• 在校期间发表的论文
• 致谢
• 个人简介