Přeskočit na hlavní obsah
Přeskočit hlavičku
Ukončeno v akademickém roce 2020/2021

Nanosenzory a spintronika

Typ studia navazující magisterské
Jazyk výuky angličtina
Kód 9360-0171/02
Zkratka NaS
Název předmětu česky Nanosenzory a spintronika
Název předmětu anglicky Nanosensors and Spintronics
Kreditů 3
Garantující katedra Centrum nanotechnologií
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

Teruya Shinjo (Editor), Nanomagnetism and Spintronics, Elsevier (2009).
S. Maekawa, Concepts in spin-electronics, Oxford University Press (2006).
F.J. Jedema, PhD. thesis, University of Groningen, The Netherlands (2002).
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

A. C. Grimes, E. C. Dickey, M.V. Pishko.: Encyclopedia of Sensors, American Scientific Publishers, 10 dílů, ISBN: 1-59883-056-X , 2005.