• A
  • A
  • A
  • ABC
  • ABC
  • ABC
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Regular version of the site

Spintronics

2021/2022
Academic Year
RUS
Instruction in Russian
5
ECTS credits
Delivered at:
Department of Physics
Course type:
Elective course
When:
2 year, 1, 2 module

Программа дисциплины

Аннотация

Дисциплина направлена на приобретение обучающимися знаний, умений и навыков в области спиновых явлений в твердых телах, полупроводниках и полупроводниковых наноструктурах. Исследование таких эффектов вылилось в последние годы в формирование отдельной области современной физики конденсированного состояния — спинтроники. Задача курса – расширить кругозор слушателей, познакомив их с одним из прорывных и наиболее популярных направлений современной физики. Для освоения дисциплины студенты должны владеть основными понятиями и методами квантовой теории (в том числе релятивистской), теории конденсированных сред, физики низкоразмерных систем и оптики полупроводников.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Ознакомление студентов с основами спин-зависимых явлений в различных объектах на основе конденсированных сред, включая низкоразмерные структуры и магнитные наноструктуры.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Знание метода учета вкладов Рашбы и Дрессельхауза в эффективный гамильтониан. Знание основных механизмов проявления спин-орбитального взаимодействия в полупроводниках.
  • Знание методов инжекции спинов из ферромагнетика. Знание механизмов возникновения спин-зависимого туннелирования. Знание механизмов спинового транспорта в магнетиках.
  • Знание основных механизмов спиновой релаксации свободных носителей заряда в полупроводниковых материалов: механизмы Эллиота-Яфета и Дьяконова-Переля.
  • Знание теоретических основ спинового эффекта Фарадея. Знание теоретических основ и аппаратной реализации метода “накачка-зондирование” (pump-probe)
  • Знание теоретических основ эффекта Мотта. Знание основных механизмов ориентации спинов электрическим током. Знание понятий спиновых токов в полупроводниковых материалах, сопоставление спиновых токов и электрических. Знание микроскопических механизмов возникновения спиновых токов в полупроводниках и полупроводниковых наноструктурах.
  • Знание теории спиновых биений электронов в магнитном поле. Знание условий возникновения электронного парамагнитного (спинового) резонанса, электронного дипольного спинового резонанса. Знание теоретических основ классических методов изучения спиновой динамики электронов и ядер. Знание теоретических основ эффекта Ханле. Знание теоретических основ метода исследования характерных релаксационных времен носителей заряда на основе поляризованной люминесценции излучения.
  • Знание экспериментальных методик измерения поляризованной люминесценции для исследования времен спиновой релаксации в полупроводниках. Умение определять время жизни носителя и время спиновой релаксации на основании экспериментов по эффекту Ханле. Умение проводить оценки времен спиновой релаксации в полупроводниках на основании поляризованного излучения. Владение математическими методами моделирования времен спиновой релаксации в полупроводниках.
  • нание основ теории обменного взаимодействия между электронами. Знание основных положений и понятий ферромагнетизма. Знание полупроводникового класса магнитных материалов - разбавленные магнитные полупроводники. Знание понятий объемной, структурной и интерфейсной асимметрии.
  • спинов локализованных носителей. Знание теоретических основ эффекта Оверхаузера. Знание основных явлений, связанных со взаимодействием ядерной и электронной спиновых систем в полупроводниках. Знание понятия слабой антилокализации Знание теоретических основ эффекта Шубникова – де Гааза.
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Тема 1. Введение в магнетизм.
  • Тема 2. Спин-орбитальное взаимодействие в полупроводниках и полупроводниковых наноструктурах.
  • Тема 3. Спиновое расщепление энергетического спектра в магнитном поле.
  • Тема 4. Оптическая ориентация электронных спинов.
  • Тема 5. Спиновый эффект Фарадея и метод накачка-зондирование.
  • Тема 6. Спиновая релаксация свободных носителей заряда. Спиновые флуктуации.
  • Тема 7. Ориентация спинов электрическим током, спин-гальванический эффект.
  • Тема 8. Спиновый транспорт в магнитных системах, гигантское магнитосопротивление.
  • Тема 9. Сверхтонкое взаимодействие электронных и ядерных спинов.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий контрольная работа
  • блокирующий экзамен
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • 2021/2022 учебный год 1 модуль
    0.5 * экзамен + 0.5 * контрольная работа
  • 2021/2022 учебный год 2 модуль
    0.5 * контрольная работа + 0.5 * экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Claudia Felser, & Gerhard H Fecher. (2013). Spintronics : From Materials to Devices. Springer.

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Waser, R., Schneider, C. M., Morgenstern, M., Bürgler, D., & Blügel, S. (2009). Spintronics - from GMR to quantum information : lecture notes of the 40th spring school 2009. Forschungszentrum, Zentralbibliothek.