Přeskočit na hlavní obsah
Přeskočit hlavičku
Ukončeno v akademickém roce 2019/2020

Nanosenzory a spintronika

Typ studia navazující magisterské
Jazyk výuky angličtina
Kód 717-3924/02
Zkratka NaS
Název předmětu česky Nanosenzory a spintronika
Název předmětu anglicky Nanosensors and Spintronics
Kreditů 4
Garantující katedra Katedra fyziky
Garant předmětu doc. Dr. Mgr. Kamil Postava

Osnova předmětu

1. Kvantový popis elektronu (vlnová funkce, princip neurčitosti, tunelování). Orbitální a spinový moment elektronu. Nekolineární magnetizace, Pauliho matice.

2. Elektron v pevné látce. Fermiho hladina, Bose-Einsteinova distribuce. Difuzní a balistický transport elektronu v pevné látce.

3. Spinová akumulace a spinově polarizovaný proud. Injekce spinově polarizovaného proudu z ferromagnetických do dia/para-magnetických materiálů pomocí nábojového proudu.
Valet-Fert teorie. Conduction mismatch.

4. Magnetoresistivní jevy. Anisotropní magnetoresistivita (AMR). Obrovská magneto-resistivita (giant magnetoresistance – GMR). Koherentní a nekoherentní spinové magnetoresistivní tunelování (tunnelling magnetoresistance TMR).

5. Generace spinového proudu pomocí spin-pumping. Základy dynamiky magnetizace (FMR resonance, Landau-Lifschitz rovnice) za přítomnosti spinově-polarizovaného proudu. Spinový moment neboli spin-transfer (působení spinově polarizovaného proudu na magnetizaci). Pohyb doménové a změna magnetizace stěny pomocí spinově-polarizovaného proudu. Spinové magnetické oscilátory (volné, vázané).
6. Laterální zařízení využívající spin-polarizovaného proudu. Lokální a nelokální spinová injekce. Tří-dimenzionální tok spinově polarizovaného proudu.

7. Principy zařízení používající spinově-polarizovaný proud (GMR-TMR head, hard-disk, MRAM paměti, race track memory, spinové oscilátory).

8. Spin-Hallův jev. Inverzní spin-Hallův jev. Spinová kalorimetrie. Generace spinového proudu gradientem teploty.

9. Spinový proud v kovech. Materiály pro spintroniku. Vztah mezi spinovou polarizací proudu a Fermiho hladinou. Spinová relaxace. Polokovy, polokovové Heuslerovi slitiny.

10. Spinový proud v polovodičích a organických materiálech. Rashba efekt. Vztah spinově-polarizovaného proudu a detekovaného/radiovaného světla.

Povinná literatura

1. Nanomagnetism and Spintronics, Teruya Shinjo (Editor), Elsevier (2009).
2. Concepts in spin-electronics, S. Maekawa, Oxford University Press (2006).
3. F.J. Jedema, PhD. thesis, University of Groningen, The Netherlands (2002).
4. T. Valet and A. Fert, Theory of the perpendicular magnetoresistance in magnetic multilayers, Phys. Rev. B 48, 7099 (1993).
5. T. Yang, T. Kimura and Y. Otani, Giant spin-accumulation signal and pure spin-current-induced reversible magnetization switching, Nature Physics 4, 851 (2008).

Doporučená literatura

GRIMES, Craig A., DICKEY, Elizabeth C., PISHKO, Michael V.: Encyclopedia of
Sensors, American Scientific Publishers, 10 dílů, ISBN: 1-59883-056-X , 2005.