金屬-氧化物界面電子輸運理論研究

《金屬-氧化物界面電子輸運理論研究》是依託北京師範大學，由夏鈳擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：金屬-氧化物界面電子輸運理論研究
• 依託單位：北京師範大學
• 項目負責人：夏鈳
• 項目類別：面上項目

項目摘要

我們在本項目中提出以金屬-磁性鐵氧體絕緣體界面為研究主體。針對金屬-氧化物界面的兩個困難的問題開展研究,1、金屬-氧化物界面複雜的晶體結構,以氧空位為主的缺陷對電子結構影響大;2、過渡金屬氧化物通常關聯效應較為重要，而處理簡單電子體系-關聯電子體系雜化系統的理論方法尚不成熟。計畫發展有效處理金屬-磁性鐵氧體界面的理論方法， 建立適合的理論模型,研究金屬-鐵磁絕緣體界面在電壓或溫度梯度的驅動下電子（特別是自旋）的輸運性質。希望發現雜質、柵控電場、鐵磁交換作用等對鐵磁氧化物體系的調控的一般規律。從而為尋找、設計具有特定功能的導電性能的納米材料提供理論基礎。

結題摘要

我們在本項目中以金屬-磁性鐵氧體絕緣體界面為研究主體，針對以下問題進行了研究工作。（1）. 金屬氧化物與隧道結：本項目中我們主要以氧化鎂隧道結為基本載體，研究了其中的散粒噪聲，熱致動力現象，熱電誘導自旋轉矩，熱電效應，以及吉爾伯特阻尼等進行了研究，並得到了豐富的科研成果。在工作中，我們散粒噪聲的計算，第一次證實了驗中界面共振遂穿態存在，給出了實驗上測量共振態的可行方法。並且隧道結磁結構平行與反平行結構中，熱致動力現象，熱電誘導自旋轉矩等有很大差異，且通過調製界面粗糙程度可以對其熱電效應等進行增強。這些結果不僅豐富了自旋電子學領域的理論知識，也為實際器件製作等提供了很有價值的參考。（2）. 金屬鐵磁絕緣體界面：項目執行期間，我們發展了第一性原理計算方法，將自旋軌道耦合納入了原有的理論體系，成功的解決了困擾學界很久的難題，同時，我們發現了在實際體系中，由於自旋軌道耦合的存在，自旋混合電導不再是一個固定不變的常數，而是磁矩角度的函式，這個發現打破了學界的普遍認知，對自旋電子器件的製備以及深層物理理解都有著深遠的意義。在實際計算中，我們還發現，一些特殊的材料的特殊接觸端面有著非常令人驚奇的結果，同時熱致自旋泵浦的效果也遠遠超過了理論預期。這都為以後製備性能更好，效率更高的自旋器件提供了更多的可能。