Modern Physics Seminar(7)

多铁性材料和超导


第一讲

介绍多铁性材料的磁电协同耦合。

拥有铁电、铁磁、铁弹中两种或两种以上的材料称为多铁性材料。

利用磁性多层膜的巨磁阻效应制造出了大容量的磁盘。 并发展出了自旋电子学,电子自旋散射,产生不同磁电阻。

自旋轨道相互作用,最初的原理又可以在某个苏联科学家的早期(1959年)论文中找到。 “铁磁+铁电”可以产生磁电耦合。 发展处单相多铁性、复合多铁性材料(0-3、1-3、2-2)。

界面不对称,界面原子扩散,使用人工微结构,插入层改善界面效应。

快速低耗连续调控多个非易失性的阻态。

展望:存储器、磁电耦合传感器、铁磁共振微波器件、微纳磁电马达。 人工智能与电阻非易失连续可调,比算法更像人脑。 电场、磁场、光学、应力对自旋、轨道、电荷、晶格的调控。


第二讲

超导具有零电阻和抗磁性。

主要的用途有:

  1. 超导输电;
  2. 高能粒子加速器;
  3. 国际热核聚变反应堆(ITER);
  4. 晶体生长,材料变性;
  5. 磁悬浮列车;
  6. 核磁共振(MRI);
  7. 超导量子干涉器(SQUID);
  8. 超导微波器件;
  9. 超导计算机。

零电阻现象最初在1911年,4.2K温度下的Hg发生零电阻现象。

BCS theory

  1. 超导相变前后,材料结构不变
  2. 超导能隙:比热
  3. 同位素效应,电-声子相互作用判断,把两个垫子耦合在一起,Cooper对

就超导态被破坏的方式而言,超导体可以分为两类。

  1. I类超导体:一旦外加磁场突破临界磁场Hc,将发生一级相变,超导态突然消失。
  2. II类超导体:有两级相变,电阻为零时磁场可以渗透进入超导体内部,不具有完全抗磁性,渗透的磁场以涡旋的形式存在,涡旋的中心不超导,超导体其余部分依然处于超导态。

利用超导中的缺陷进行磁通钉扎,可以有效的将第二类超导用于强电。 高温超导,77K或室温 铜氧化物,利用物理加压或化学加压(元素替代导致晶胞收缩), 高压下的金属氢也是超导体 未来需要解决的问题:

  1. 超导电子对如何配对,铁基超导中的反铁磁是否有关
  2. 超导电子的隧穿效应,超导异质结的
  3. 在强电(磁)场下的应用

老教师讲座之类比较有经验了,时间控制的比较好,内容太深的只是提一下并不深入,但也给了个可以深挖的方向,统揽全局的了解了一下多铁性材料和超导。

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