使用QuantumATK研究磁性材料和自旋电子学的实例教程

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入门教程

自旋输运的基本计算方法

含有自旋轨道耦合的电子态计算

高级教程


自旋转移转矩(STT)

在本教程中,您将了解自旋转移转矩(STT)以及如何计算磁性隧道结中的STT。教程使用简单的隧道结模型,QuantumATK为计算零偏压下的 STT 线性响应系数提供了方便的分析工具,同时也使用有限偏压计算来计算 STT,并将结果与使用线性响应获得的结果进行比较。


磁性隧道结中的自旋输运

本教程展示了如何模拟和分析磁性隧道结(MTJ)的电子输运特性,用于自旋电子学应用研究。教程考虑了Fe-MgO-Fe MTJ这个比较复杂的自旋极化体系。使用 QuantumATK 研究共线和非共线自旋相关的传输特性,包括电子输运、隧道磁电阻和自旋转移转矩。教程还介绍了 AdaptiveGrid 方法,它是 k 点采样的传统 Monkhorst–Pack 网格的自适应替代方法。


拓扑绝缘体

拓扑绝缘体是一种电子材料,它与普通绝缘体一样具有体带隙,但其表面仍支持导电状态。可以证明,由于材料的非平凡拓扑指数,这些状态在拓扑上受到保护,并且不能通过任何扭曲来消除。这些表面态的二维能量-动量关系具有类似于石墨烯的“狄拉克锥”结构。因此,拓扑绝缘体构成了一类新的量子物质,这种物质受奇异物理的支配,有朝一日可能会在电子设备中得到利用。本教程展示如何使用 ATK-DFT 研究 <chem>Bi2Se3</chem> 化合物,这是一种 3D 强拓扑绝缘体。最近报道了在双端装置中连接到电极的 <chem>Bi2Se3</chem> 薄膜的非平衡格林函数 DFT 计算。但是,本教程重点介绍批量计算和表面状态的属性:


金属纳米线的非共线计算

本教程介绍如何对金属纳米/原子线体系进行非共线自旋计算,并研究自旋轨道耦合和自旋取向对电子结构的影响。计算结果与 Czerner 等人发表的工作非常相似。


隧道各向异性磁电阻(TAMR)的 STM 模拟

本教程介绍如何使用 LocalDensityOfStates 分析工具模拟表面的 STM 测量。特别研究隧穿各向异性磁电阻(TAMR),这是一种测量 STM 电流和电导差异的方法,取决于衬底的磁化方向。


体材料磁各向异性能

本教程介绍如何使用磁各向异性研究工具计算L10相块体 FePt 的磁晶各向异性(MCA)能量。磁各向异性能的结果与包括自旋-轨道耦合在内的自洽总能量计算进行比较,并且介绍在执行 MCA 计算时要收敛的最重要数值参数。


Fe-MgO-Fe-MTJ结构的磁各向异性能

本教程介绍如何使用磁各向异性研究对象来计算 Fe-MgO-Fe 磁性隧道结(MTJ)结构的垂直磁各向异性(PMA)能量。您将学习如何分析磁各向异性能量(MAE)在原子位点和轨道的投影值,并将结果与基于轨道矩的计算结果进行比较。MAE 从根本上和实践上都具有重要意义,尤其是在 STT-MRAM 的应用技术中。


铁和钴的海森堡交换分析

本教程介绍如何使用海森堡交换分析工具计算块体 Fe 和 Co 的海森堡交换耦合参数,以及如何从耦合参数计算居里温度和交换刚度。


参考