氧化物界面磁電輸運(yùn)性質(zhì)和自旋動(dòng)力學(xué)的研究.pdf

1、氧化物界面，由于其中電荷、軌道、自旋和晶格之間的相互作用，呈現(xiàn)出非常豐富的物理性質(zhì)，隨著外加電壓對(duì)界面處載流子數(shù)密度的調(diào)節(jié)，其基態(tài)可實(shí)現(xiàn)從絕緣態(tài)到超導(dǎo)態(tài)以及到金屬態(tài)的量子相變。在本論文中，系統(tǒng)地研究了電場(chǎng)、溫度梯度和超快激光對(duì)氧化物界面磁電輸運(yùn)性質(zhì)和自旋動(dòng)力學(xué)行為的影響，提出了利用界面拓?fù)湫宰孕?軌道耦合效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)氧化物二維電子氣體自旋積累和自旋輸運(yùn)的高效率非磁控制，細(xì)致刻畫了界面多鐵性耦合效應(yīng)主導(dǎo)的超快瞬態(tài)磁電動(dòng)力學(xué)特征，這些研究為

2、基于氧化物界面多場(chǎng)可控的自旋電子學(xué)器件的發(fā)展提供了現(xiàn)實(shí)的重要理論指導(dǎo)。
　　在第一章中，回顧總結(jié)了氧化物界面的物理性質(zhì)及其磁電輸運(yùn)和自旋動(dòng)力學(xué)的研究現(xiàn)狀，簡(jiǎn)要介紹了氧化物二維電子氣體的生成、自旋-軌道耦合效應(yīng)、自旋轉(zhuǎn)移力矩、自旋軌道力矩以及相關(guān)聯(lián)的各類涌現(xiàn)物理效應(yīng)。
　　在第二章中，探討了界面拓?fù)湫宰孕?軌道相互作用誘導(dǎo)的“巨”自旋軌道力矩?？紤]界面處螺旋磁序和二維電子氣體之間局域的s-d交換相互作用，高數(shù)密度、高遷移率的二

3、維電子氣體的自旋極化將取決于等效的塞曼能級(jí)劈裂和拓?fù)湫宰孕?軌道效應(yīng)。通過(guò)外加電場(chǎng)或是溫度梯度，二維電子氣體將獲得垂直于螺旋平面方向的非易失自旋積累。特別的，發(fā)現(xiàn)當(dāng)二維電子氣體的費(fèi)米面處于兩個(gè)子能帶之間時(shí)，自旋積累會(huì)提高2-3個(gè)量級(jí)，進(jìn)而獲得了巨自旋軌道力矩和巨自旋流。該結(jié)果為基于氧化物界面的自旋電子學(xué)的應(yīng)用奠定了非常重要的理論基礎(chǔ)。
　　在第三章中，研究了具有各向異性自旋-軌道耦合的氧化物界面的輸運(yùn)性質(zhì)。在與螺旋磁結(jié)構(gòu)有耦合的界

4、面二維電子系統(tǒng)中，Rashba自旋-軌道耦合與螺旋磁序誘導(dǎo)的拓?fù)湫宰孕?軌道耦合相互競(jìng)爭(zhēng)，從而系統(tǒng)獲得電場(chǎng)可控的各向異性自旋-軌道相互作用。由此，分析了不同強(qiáng)度的各向異性自旋-軌道耦合對(duì)界面的各類輸運(yùn)性質(zhì)的影響，包括縱向的塞貝克效應(yīng)、自旋塞貝克效應(yīng)，以及橫向的霍爾效應(yīng)、自旋霍爾效應(yīng)、熱霍爾效應(yīng)等。
　　在第四章中，研究了復(fù)合多鐵氧化物的超快瞬態(tài)磁電動(dòng)力學(xué)。在磁電耦合的鐵電/鐵磁復(fù)合體系中，超快激光脈沖輻射誘導(dǎo)的相干聲學(xué)應(yīng)變脈沖會(huì)激