《鐵磁絕緣體中磁振子輸運和弛豫的第一性原理研究》是依託北京師範大學，由劉翌擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鐵磁絕緣體中磁振子輸運和弛豫的第一性原理研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：劉翌
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
磁振子自旋電子學是一門新興的研究領域，關注利用自旋波或者說磁振子來完成信息的傳播和處理。由磁振子傳遞信息比起電流和電子承載的自旋流有明顯的優勢，前者不需要電荷運動，因此克服了焦耳熱損失能量這一內稟缺陷。選取弱阻尼材料作為磁振子器件可以保證信號的傳播距離比起自旋流高數個量級。實驗上廣泛選用鐵磁絕緣體釔鐵石榴石，已經實現了電信號轉化為磁振子信號，在室溫下長距離傳播至另一處再轉化為電信號。對比實驗研究取得的重要成果，磁振子輸運的理論研究還非常少。其中對磁振子和聲子相互作用的描述依然沿用50年代提出的弛豫時間的概念，磁振子-聲子弛豫時間這一重要參數也沒有確定的數值。本課題研究將通過第一性原理計算在真實材料電子結構的基礎上確定各種不同的物理機制對該參數的影響，並將移植電子的輸運理論來實現的磁振子的彈道輸運的第一性原理研究，為磁振子自旋電子學領域的理論和計算研究奠定基礎。
結題摘要
鐵磁絕緣體釔鐵石榴石以極低的吉爾伯特阻尼而備受矚目，在該材料中磁振子的低耗散傳播距離室溫下長達10微米，且該傳播並不涉及電子的運動，因此沒有熱耗散的問題，對於目前觸及摩爾定律瓶頸的磁存儲元件的密度極限將是一個革命性的轉機，因此釔鐵石榴石被大量用以磁振子傳播信號的研究中。在這些傳播中，聲子對於磁振子的弛豫是不可避免的，我們通過第一性原理計算，確定了室溫下釔鐵石榴石中磁振子譜的藍移和展寬，第一次定量給出磁振子和聲子的相互作用時間，對於用釔鐵石榴石製作自旋波電子元件有重要參考意義。由於鐵磁絕緣體體系大，磁振子色散關係複雜，我們研究了鐵鈷合金，該合金具有目前鐵磁合金的最低的吉爾伯特阻尼，我們系統地研究了磁振子及強磁無序對於磁耗散的影響，對於理解合金阻尼有較為重要的理論意義，對於進一步研究鐵磁絕緣體的磁振子耗散也有參考價值。在實驗測量中，釔鐵石榴石及其鑥鉍取代物的磁光效應顯著，因此光學測量也是研究這類材料的常用手段。我們與清華大學朱靜院士實驗組合作，對釔鐵石榴石及其鑥鉍取代物的物性進行了系統研究，分析了取代物的電子結構的變化以及對應的光吸收行為的特點。以上研究內容對應工作已經發表兩篇Physical Review B，第三篇正在準備投稿。
