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米文博，王晓姹 编

图书标签:

• 自旋电子学
• 自旋物理
• 凝聚态物理
• 纳米电子学
• 量子力学
• 材料科学
• 电子学
• 物理学
• 半导体
• 自旋输运

出版社： 天津大学出版社

ISBN：9787561846599

版次：1

商品编码：11250456

包装：平装

开本：16开

出版时间：2013-05-01

用纸：胶版纸

页数：269

字数：437000

正文语种：中文

内容简介

　　《自旋电子学基础》将自旋电子学的基础内容分为八章，分别为引言、磁电阻效应、电子自旋注入、半金属材料、稀磁半导体、自旋矩、有机自旋电子学、自旋电子学器件原理简介。《自旋电子学基础》对各个章节的相关基础知识进行了详细介绍，并给出典型的例子，同时对相关的学科前沿进展进行了概述，有利于学生了解自旋电子学的基础知识和学科发展。
　　《自旋电子学基础》是面向物理学、材料学、电子科学与技术、微纳加工和光学等专业高年级本科生和研究生的专业教材。

内页插图

目录

第1章 引言
1.1 电子的发现和发展简况
1.1.1 电子的发现和发展
1.1.2 电子学器件的发展
1.2 电子的自旋属性
1.3 自旋电子学的发展概况

第2章 磁电阻效应
2.1 磁电阻效应的发展过程
2.2 各向异性磁电阻
2.2.1 各向异性磁电阻概述
2.2.2 各向异性磁电阻理论
2.2.3 各向异性磁电阻实验研究
2.3 巨磁电阻效应
2.3.1 多层膜结构
2.3.2 自旋阀结构
2.3.3 磁性金属和非磁性金属颗粒膜结构
2.4 隧道型磁电阻效应
2.4.1 磁性隧道结
2.4.2 铁磁性金属一绝缘体颗粒膜
2.4.3 多晶磁性材料中的隧道型磁电阻效应
2.4.4 隧道型磁电阻的相关理论
2.5 庞磁电阻效应
2.5.1 钙钛矿锰基氧化物的庞磁电阻效应
2.5.2 钙钛矿锰基氧化物中的相互作用
2.5.3 钙钛矿锰基氧化物中的低场磁电阻效应
2.5.4 钙钛矿锰基氧化物中的电荷有序现象
2.5.5 钙钛矿锰基氧化物中的相分离现象
2.5.6 钙钛矿锰基氧化物中的磁熵变现象
2.6 几种其他磁电阻效应
2.6.1 弹道磁电阻效应
2.6.2 磁性金属一碳基材料中的磁电阻效应
2.6.3 磁性金属一氧化物宽带半导体复合薄膜中的磁电阻效应
2.6.4 非磁性半导体中的磁电阻效应
2.6.5 石墨烯中的磁电阻效应

第3章 电子自旋注入
3.1 电子自旋极化简介
3.2 电子自旋注入的相关理论
3.2.1 F/N结
3.2.2 F/N/F结
3.2.3 空间电荷区域的自旋注入
3.3 电子自旋注入的实验现象
3.3.1 Johnson-Silsbee自旋注入
3.3.2 自旋注入金属
3.3.3 自旋注入半导体
3.3.4 金属铁磁体一半导体异质结
3.4 自旋弛豫
3.4.1 自旋弛豫简介
3.4.2 自旋弛豫机制
3.4.3 金属中的自旋弛豫
3.4.4 半导体中的自旋弛豫
3.5 自旋极化输运
3.5.1 F/I/S隧穿
3.5.2 F/I/F隧穿
3.5.3 Andreev反射
3.5.4 自旋极化飘移和扩散

第4章 半金属材料
4.1 半金属铁磁体简介
4.2 Heusler合金和闪锌矿结构化合物
4.2.1 Heusler-Clb合金
4.2.2 闪锌矿结构半金属
4.2.3 Heusler-12i合金
4.3 少数自旋带隙的强磁性半金属
4.3.1 二氧化铬（Cro2）
4.3.2 CMR材料
4.4 多数自旋带隙的弱磁性半金属
4.4.1 双钙钛矿结构
4.4.2 四氧化三铁（Fe304）
4.5 多数自旋带隙的强磁性半金属
4.6 硫化物
4.6.1 硫铁矿
4.6.2 尖晶石
4.7 其他半金属材料
4.7.1 钌的氧化物
……

第5章 稀磁半导体
第6章 自旋矩
第7章 有机自旋电子学
第8章 自旋电子学器件原理简介

前言/序言

科学的宏伟画卷：从原子核的奥秘到信息时代的黎明 人类对世界的探索从未停止，从宏观宇宙的浩瀚星辰，到微观世界的奇妙粒子，每一个层面的认知飞跃都深刻地改变着我们的生活。本书将带领读者踏上一场跨越物理学多个前沿领域的探索之旅，揭示隐藏在物质深处的规律，并展望它们如何塑造着未来的科技蓝图。我们将从最基本、最令人着迷的粒子——电子，及其核心属性——自旋入手，逐渐深入到更为复杂、更为精妙的物理现象，最终触及信息时代的基石。 第一章：微观世界的基石——电子与量子革命 我们的旅程始于对电子这个基本粒子的深入理解。我们将回顾经典物理学中电子的发现历程，探讨其电荷和质量的测量，为后续的量子化描述打下基础。随后，我们将进入量子力学的奇妙世界，介绍波粒二象性、叠加态和量子纠缠等概念。这些看似抽象的原理，却是理解电子行为的关键。我们将详细解析电子的轨道角动量和自旋角动量，阐述自旋这一独特的量子属性，它并非简单的“旋转”，而是一种内在的、不可约的量子角动量，拥有如同粒子本身一般的基本性。我们会探讨如何通过实验测量和理论描述来揭示电子的自旋特性，例如电子的磁矩以及它与磁场的相互作用。本章将为读者建立一个坚实的量子力学框架，为理解后续更复杂的物理现象做好铺垫。 第二章：磁场的召唤——原子磁矩的起源与展现 当电子的自旋被赋予了量子化的属性，它就如同拥有了一个微小的磁铁。本章将深入探讨原子磁矩的起源。我们将解析原子核的构成，以及质子和中子这些核子的性质。在此基础上，我们将聚焦于原子核的自旋，探讨核自旋如何产生核磁矩，以及它在核磁共振（NMR）等现象中的作用。同时，我们也将更细致地分析电子绕原子核运动所产生的轨道磁矩，以及电子自旋磁矩与轨道磁矩的相互作用，即所谓的自旋-轨道耦合。我们将介绍塞曼效应，即原子在外部磁场中能级分裂的现象，以及如何利用这一效应来探测和理解原子磁矩的性质。本章将引导读者理解，为什么许多物质会呈现出磁性，以及原子层面的磁性是如何产生的。 第三章：宏观磁性的奥秘——从铁磁性到反铁磁性 从微观的原子磁矩，到宏观物质的磁性，这之间存在着一系列精彩的物理过程。本章将带领读者探索不同类型的宏观磁性材料。我们将首先深入剖析铁磁性，解释自旋之间的交换相互作用是如何导致大量电子自旋趋于平行排列，从而产生宏观的磁化强度。我们将讨论铁磁体的基本特性，例如磁畴的形成与运动，磁畴壁的结构，以及矫顽力、磁滞回线等表征铁磁体行为的关键参数。随后，我们将介绍抗磁性，解释原子核外的电子云在磁场作用下产生的感生磁矩，以及其相对较弱的排斥特性。接着，我们将探讨顺磁性，分析原子磁矩在没有外场时随机取向，但在外场作用下趋于取向一致的现象。最后，我们将深入研究反铁磁性，揭示原子磁矩在相邻原子之间呈反平行排列，从而使得宏观磁矩趋于零的特殊情况，以及这种微观有序如何影响材料的宏观性质。 第四章：磁性的操控——电场、应力与温度的影响 磁性并非一成不变，它受到外界条件的深刻影响。本章将聚焦于磁性的可控性，以及各种物理因素如何调控材料的磁行为。我们将详细讨论温度对磁性的影响，特别是居里温度和尼尔温度的概念，解释为什么随着温度升高，材料的磁性会逐渐消失。我们将深入探讨电场对磁性的影响，介绍压电效应与磁致伸缩效应的相互作用，以及如何利用电场来诱导或改变材料的磁化状态。这将涉及到铁电-磁耦合材料的研究。此外，我们还将探讨应力对磁性的影响，阐述磁致伸缩效应，即材料在磁场作用下发生形变，以及反向的磁致伸缩效应，即外力作用导致材料磁性变化。我们将分析这些效应在传感器、执行器等领域的应用潜力。 第五章：磁性材料的结构与输运——维度与界面 材料的磁性行为与其微观结构，特别是维度和界面密切相关。本章将深入探讨磁性材料的维度效应以及界面物理。我们将分析体材料、二维材料（如二维铁磁体）和一维纳米线材料的磁性差异，阐述量子尺寸效应和表面效应如何显著影响材料的磁化强度、居里温度以及磁畴结构。我们将重点讨论磁性材料界面的重要性，例如铁磁体/非磁体异质结，铁磁体/绝缘体异质结等。我们将分析界面处的电子结构重构，自旋注入和自旋输运的现象，以及这些界面效应如何在磁性隧道结（MTJ）等器件中发挥作用。本章将为理解下一代磁性器件的设计原理提供理论基础。 第六章：信息的载体——电荷与自旋的协同作用 信息是现代社会的核心，而电子的电荷和自旋，这两种基本属性，正被巧妙地结合起来，成为承载和处理信息的强大工具。本章将深入探讨电荷与自旋在信息存储和处理中的协同作用。我们将介绍经典的磁性存储技术，例如硬盘驱动器中的磁性介质，以及其工作原理。随后，我们将聚焦于新兴的自旋电子学器件，特别是磁性隧道结（MTJ）的工作原理，解释其如何利用隧道磁电阻效应（TMR）来实现信息的非易失性存储。我们将分析巨磁电阻（GMR）效应，以及其在磁头读出技术中的应用。本章将详细阐述如何通过控制电子的自旋方向来编码信息，并演示如何通过电流或磁场来读取和改写这些信息。 第七章：自旋的流动与控制——自旋电流与自旋波 信息的传递和处理需要高效的载流子和能量传递机制。本章将深入研究自旋流和自旋波，它们是自旋电子学中的关键概念。我们将定义自旋流，并讨论其产生方式，例如通过非磁性材料中的自旋霍尔效应，或者在磁性材料中通过电子自旋的定向输运。我们将分析自旋流如何被注入到磁性材料中，并导致磁矩的翻转或进动。随后，我们将介绍自旋波（或称磁振子），将其视为一种集体激发模式，类似于声波在晶格中的传播。我们将探讨自旋波的产生、传播和耗散机制，以及如何利用自旋波来实现低功耗的信息处理和信号传输。本章将为理解未来高效、低能耗的自旋电子器件提供更深层次的物理洞察。 第八章：未来的脉搏——自旋电子学的新纪元 自旋电子学作为一门蓬勃发展的交叉学科，正以前所未有的速度推动着科学和技术的进步。本章将展望自旋电子学的美好未来，探讨其在各个领域的潜在应用和发展趋势。我们将讨论基于自旋电子学的新型存储器，如电阻随机存取存储器（RRAM）和铁电自旋存储器，以及它们在提升计算速度和降低能耗方面的优势。我们将探讨自旋逻辑器件，旨在实现比传统CMOS逻辑更高效的计算。此外，我们还将展望自旋电子学在量子计算、生物传感、人工智能等领域的应用前景。本章将激发读者对自旋电子学未来发展的无限遐想，并强调其作为信息时代核心驱动力的重要性。 本书的构建，旨在以一种循序渐进、逻辑清晰的方式，带领读者从最基本的物理概念出发，逐步深入到复杂的物理现象和前沿技术。我们力求在严谨的科学论述中，注入对科学探索的热情和对未知世界的好奇。希望通过这场思想的旅行，读者能够深刻地理解电子自旋的奥秘，认识到它在现代科技中所扮演的关键角色，并对未来的科学发展充满信心。

评分☆☆☆☆☆

一本引人入胜的入门读物，对于像我这样在半导体物理学领域摸爬滚打多年的研究人员来说，它提供了一个崭新的视角。我一直对如何超越传统电子学的局限性充满好奇，而“自旋电子学基础”这本书，就像一扇通往新世界的大门。它没有沉湎于晦涩的数学推导，而是以一种清晰、直观的方式，将自旋这一量子力学中的基本属性，与信息存储和处理的未来紧密联系起来。书中对巨磁阻效应（GMR）和隧道磁阻效应（TMR）的介绍，让我对固态硬盘（SSD）等技术的背后原理有了更深刻的理解。那些看似神秘的磁畴翻转，在作者的笔下变得生动有趣，仿佛能够亲手触摸到信息的载体。此外，书中对自旋注入、自旋输运和自旋弛豫等核心概念的阐述，虽然简洁，但却抓住了问题的本质。我尤其喜欢它将理论与实际应用相结合的方式，从MRAM（磁性随机存取存储器）的崛起，到未来量子计算的展望，无不体现出自旋电子学强大的潜力。阅读过程中，我数次停下来，回想自己过去的研究经历，发现原来很多看似孤立的现象，都能够用自旋的逻辑来解释。这本书并非追求面面俱到，而是像一位经验丰富的向导，带领初学者快速掌握自旋电子学的关键脉络，为进一步深入研究奠定坚实的基础。它就像一杯醇厚的威士忌，初尝时微甜，细品后回味无穷，让人不禁想要一探究竟。

评分☆☆☆☆☆

这是一本充满惊喜的科普佳作，成功地将一个通常被认为是高深莫测的学科，以一种令人着迷的方式呈现给大众。我是一名业余的科技爱好者，对电子学一直抱有浓厚的兴趣，但以往接触到的书籍往往过于理论化，难以理解。而“自旋电子学基础”这本书，却以其独特的叙事风格和生动的比喻，彻底颠覆了我对科学读物的认知。作者没有使用过多的专业术语，而是将自旋电子学的概念，比作一个个微小的“指南针”，它们如何在物质内部按照特定的规则排列和运动，进而影响电子信号的传递。这种形象化的描述，让我这个非专业人士也能轻松领略到其中的奥妙。书中对各种自旋电子器件的介绍，更是让我大开眼界，从能够存储海量数据的硬盘，到未来可能实现的高速运算芯片，无不让我惊叹于人类的智慧。我特别喜欢书中对“磁性”的解读，它不再是单纯的吸引或排斥，而是与电子自身的“内禀角动量”——自旋息息相关。这种全新的理解，让我对身边的许多电子产品产生了全新的认识。虽然书中涉及了一些物理学原理，但作者巧妙地将它们融入到故事性的讲解中，使得阅读过程充满乐趣，而非枯燥的知识灌输。它更像是一场思想的盛宴，让我得以窥见电子世界更深层的秘密，激发了我探索未知的好奇心。

评分☆☆☆☆☆

我是一名初涉自旋电子学领域的学生，原以为这本书会是晦涩难懂的教科书，结果却出乎意料。这本书将自旋电子学这个看似高大上的领域，以一种非常友好的方式呈现在我面前。作者并没有一开始就堆砌复杂的公式，而是先从电子的“自旋”这一基本属性入手，用生动形象的比喻来解释它。我以前只知道电子带有电荷，但直到读了这本书，才了解到电子还有“自旋”这个看不见的“属性”，就像一个微小的陀螺，它在运动中会产生磁性，而正是这个磁性，成为了信息存储和处理的关键。书中对各种自旋电子器件的工作原理介绍，让我印象深刻，比如读写硬盘的磁头，它就是利用了自旋电子学原理，能够精准地读取和写入信息。书中的插图和图示也做得非常精美，能够帮助我直观地理解那些抽象的概念。我特别喜欢书中对“巨磁阻效应”的解释，它就像一个神奇的开关，能够根据自旋的方向来改变电阻的大小，从而实现信息的存储。虽然这是一本“基础”的书，但它并没有停留在最表面的介绍，而是将一些核心的物理概念，如自旋注入、自旋输运等，都进行了深入浅出的阐释。这本书为我打开了自旋电子学的大门，让我对这个充满潜力的领域产生了浓厚的兴趣，也让我对未来的学习充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

这是一本让我眼前一亮的学术专著。作为一名多年从事凝聚态物理研究的学者，我一直在寻找能够清晰阐述自旋电子学核心理论，同时又不失前沿性的著作。“自旋电子学基础”恰恰满足了我的需求。这本书在理论深度上毫不妥协，对于自旋轨道耦合（spin-orbit coupling）、自旋霍尔效应（spin Hall effect）等前沿课题的处理，展现出了高屋建瓴的洞察力。我特别欣赏书中对微磁学（micromagnetics）的详细介绍，它不仅涵盖了磁畴壁的动力学，还深入探讨了磁结构对自旋输运的影响。作者在分析这些复杂现象时，并没有局限于单一的理论框架，而是融汇了不同学派的观点，并以严谨的数学推导加以论证。例如，书中对布洛赫壁（Bloch wall）和尼尔壁（Neel wall）的深入剖析，以及对畴壁移动机制的精辟解读，都为我提供了新的思考角度。此外，书中对自旋波（spin wave）在信息处理中的应用前景的探讨，更是让我看到了自旋电子学在未来计算领域所扮演的关键角色。尽管内容较为专业，但作者的写作风格流畅而有力，使得即便是在处理复杂的数学模型时，也能保持阅读的连贯性。这本书无疑是自旋电子学领域研究人员的必备参考，它不仅巩固了基础知识，更激发了对未来研究方向的深刻思考。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，我抱着略带怀疑的态度翻开了“自旋电子学基础”，毕竟“基础”这个词，有时候往往意味着繁复的公式和抽象的概念。然而，这本书的开篇就给了我一个巨大的惊喜。作者以一种极其清晰且逻辑严谨的思路，循序渐进地引导读者进入自旋电子学的殿堂。我曾有幸阅读过一些关于半导体物理学的著作，但“自旋电子学基础”在处理“自旋”这一核心概念时，展现出了独特的视角。它没有直接抛出量子力学的复杂方程，而是从经典物理的磁性现象入手，巧妙地过渡到电子自旋的概念。书中对磁畴、磁化强度等基础知识的梳理，为理解自旋的微观行为奠定了良好的基础。我尤其欣赏的是，作者在解释自旋如何影响电子的输运特性时，没有回避其量子力学的本质，而是用一种非常易于理解的方式，阐述了自旋极化、自旋选择性散射等关键机制。例如，对朗道-齐纳模型（Landau-Zener）的介绍，虽然是简化版本，但足以让读者领会到量子隧穿效应在自旋电子学中的重要作用。书中穿插的实验实例，也让抽象的理论有了具体的载体，我能够更直观地感受到这些微观现象的宏大意义。这本书并非意在成为一本百科全书，而是旨在为读者打下坚实的理论基础，为日后深入研究相关的复杂技术做好铺垫。

评分☆☆☆☆☆

不错，希望以后包装加强些

评分☆☆☆☆☆

京东活动给力啊，买来参考用。

评分☆☆☆☆☆

书籍印刷质量一般，摸上去跟盗版一样。内容还可以

评分☆☆☆☆☆

很好

评分☆☆☆☆☆

不错，希望以后包装加强些

评分☆☆☆☆☆

只能说一般，内容基本都齐全，讲解的逻辑一般，国内教材的通病

评分☆☆☆☆☆

不错，希望以后包装加强些

评分☆☆☆☆☆

只能说一般，内容基本都齐全，讲解的逻辑一般，国内教材的通病

评分☆☆☆☆☆

很好