自旋向上

自旋向上是電子自旋方向的習慣用語之一。當自旋量子數等於1/2時，電子順著磁場方向取向，用↑表示，稱為自旋向上。

基本介紹

• 中文名：自旋向上
• 外文名：spin up
• 一級學科：工程技術
• 二級學科：自旋電子學
• 特點：電子順著磁場方向取向
• 類型：自旋方向之一

自旋電子學

自旋電子學（spintronics），也可以稱為磁電子學，是一門磁學和微電子學相交叉的新興的學科，它研究具有某一自旋狀態（自旋向上或自旋向下）的電子的物運特性，是當前凝聚態物理的熱點領域之一。它利用電子的自旋和磁矩，使固體器件中除電荷輸運外，還加入電子的自旋和磁矩。套用於自旋電子學的材料，需要具有較高的電子極化率，以及較長的電子自旋弛豫時間。

相關知識簡介

自旋量子數

自旋量子數是描述電子自旋運動的量子數。自旋磁量子數用ms表示。除了量子力學直接給出的描寫原子軌道特徵的三個量子數n（主量子數）、l（角量子數）和m（磁量子數）之外，還有一個描述軌道電子特徵的量子數，叫做電子的自旋磁量子數ms。原子中電子除了以極高速度在核外空間運動之外，也還有自旋運動。

自旋方向

在經典力學中，一個粒子的角動量不僅有大小（取決於粒子轉動的快慢），而且有方向（取決於粒子的旋轉軸）。量子力學中的自旋同樣有方向，但是是以一種更加微妙的形式出現的。

對於自旋為1/2的粒子，自旋量子數只能取兩個不同的值，+1/2或-1/2。相應的量子態為粒子自旋分別指向+z或-z方向，一般我們把這兩個量子態叫做"自旋向上"和"自旋向下"。

自旋向上定義

當自旋量子數等於1/2時，電子順著磁場方向取向，用↑表示，稱為自旋向上。

其他方向

與之相對應，自旋量子數等於-1/2，表示逆著磁場方向取向，用↓表示，稱為自旋向下。

當兩個電子處於相同自旋狀態時叫做自旋平行，用符號↑↑或↓↓表示。當兩個電子處於不同自旋狀態時，叫做自旋反平行，用符號↑↓或↓↑表示。

與自旋向下的區別

眾所周知，電子除了帶有電荷的特性外，還具有自旋的內稟特性。對於普通金屬和半導體，自旋向上和自旋向下的電子在數量上是一樣的，所以傳統的金屬電子論往往忽略電子的自旋自由度。但是對於鐵磁金屬，情況則不同，在鐵磁金屬中，電子的能帶分成兩個子帶，自旋向上子帶和自旋向下子帶。這兩個子帶形狀幾乎相同，只是在能量上有一個位移，這是由於鐵磁金屬中存在交換作用的結果.正是由於兩個子帶在能量上的差別，使得兩個子帶的占據情況並不相同。在費米面處，自旋向上與自旋向下的電子態密度也是不同的。這樣在鐵磁金屬中，參與輸運的兩種取向的電子在數量上是不等的，所以傳導電流是自旋極化的。同時由於兩個子帶在費米面處的電子態密度不同，不同自旋取向的電子在鐵磁金屬中受到的散射也是不同的。