First-Principle vs. Experimental Design of Diluted Magnetic S... - 9781536140774

Hiljutised avastused on tekitanud uue elektroonikaklassi, mida nimetatakse spin-elektroonikaks või spintroonikaks, mis kasutab polariseeritud voolude tekitamiseks elektronide spinni, mitte selle laengut. Spintronics kogeb praegu erakordset arengut ferromagnetilistel materjalidel ja pooljuhtidel põhinevate nanomõõtmeliste seadmete valmistamisel. Nende rakendusi on palju, alates salvestamisest, elektroonikast ja optoelektroonikast kuni kvantinformatsioonini. Spintronics on uue põlvkonna elektroonika, mis on toonud ja toob jätkuvalt palju edusamme teabe salvestamises, seda tänu uute funktsioonide ja mitme rakendusega materjalide avastamisele. Spintroonika lähtepunktiks peetakse hiiglasliku magnetresistentsuse (GMR) avastamist 1988. aastal Albert Ferti ja Peter GrA nbergi (Nobeli füüsikaauhinna saaja 2007. aastal) poolt. GMR põhineb elektrivoolu muutumisel magnetvälja juuresolekul. Spintroonika on andnud olulise panuse elektroonika jaoks soovitud miniaturiseerimisse, see kasutab nanomeetrilisi komponente teabe töötlemiseks ja salvestamiseks. Miniaturiseerimise piirid nanomeetrilisel skaalal on aga teada ning nende piiride ületamiseks on hädavajalik välja töötada uued viisid ja uued materjalid. Nende materjalide kõige soovitavamad omadused on kõrge spin-polarisatsioon, modulaarsed magnetilised omadused elektrivälja poolt ja spinni polarisatsiooni pikk eluiga. Uutest paljulubavatest materjalidest nimetame järgmist: lahjendatud magnetpooljuhid, mis annavad tavalistele pooljuhtidele uusi magnetilisi omadusi, funktsionaalsed oksiidid (sealhulgas poolmetallid ja multiferroilised metallid) ja orgaanilised pooljuhid. Peamine teoreetiline väljakutse selles valdkonnas on mõista, kuidas täheldatud makroskoopiline magnetkäitumine tuleneb paljude mikroskoopiliste vabadusastmete vastastikmõjudest. Nendes süsteemides on häire magnetnähtuste oluline parameeter ja lisandiaatomite juhusliku asukoha tõttu võib see põhjustada täieliku füüsikalise erinevuse täheldatud puudumisest. Nende materjalide kujundamisel lahjendatud magnetpooljuhtidena (DMS ehk lahjendatud magnetpooljuhtidena) on viimasel ajal tehtud märkimisväärseid edusamme ning mitmeid pooljuhte on uuritud II-VI rühma ja III-V rühma legeeritud ühenditena, mille asemel on siirdemetallid. algsed katioonid. Nende magnetiliste materjalide uurimiseks on mitu erinevat teoreetilist lähenemisviisi. Ab-initio lähenemine algab SchrAdingeri võrrandist, et simuleerida antud materjali. Selline lähenemine on hädavajalik sellise süsteemi parameetrite ja mikroskoopiliste omaduste määramiseks. Käesolevas raamatus analüüsisid autorid ZnO, GaN, SnO2, TiO2, MgH2, EuO ja EuN legeeritud REN-ide (RE=GdN, DyN ja HoN) puhul lahjendatud magnetpooljuhtide elektronstruktuuri. Autorid keskendusid magnetilistele, optilistele ja vahetusmehhanismidele, mis kontrollivad nende süsteemide ferromagnetismi. Selle raamatu eesmärk on pakkuda välja ideid, et vastata materjaliteaduse kõige olulisemale küsimusele pooljuhtide spintroonika osas, pidades eelkõige silmas seda, kuidas saab realiseerida toatemperatuuri ferromagnetismi DMS-is. Lisaks arutatakse korrelatsiooni esimese põhimõtte ja eksperimentaalse disaini vahel, et näha, kuidas saab ennustada veel sünteesimata materjalide omadusi.