磁性物理  021M1003H

学期:2017—2018学年(春)第二学期 | 课程属性:一级学科核心课 | 任课教师:蔡建旺,沈保根
授课时间: 星期一, 第5、6、7节
授课地点: 教1-406
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20
课程编号: 021M1003H 课时: 50 学分: 3.0
课程属性: 一级学科核心课 主讲教师:蔡建旺,沈保根
英文名称: Physics of Ferromagnetism

教学目的、要求

本课程面向凝聚态物理等专业相关方向的研究生,讲授物质磁性与自旋电子学的基本知识,使学生们掌握现代磁学的大构架,为其直接开展磁学与自旋电子学的前沿研究奠定基础。

预修课程

固体物理 

教 材

 郭贻诚著“铁磁学”;戴道生、钱昆明、钟文定、廖绍彬著“铁磁学”(上、中、下册);姜寿亭著“铁磁性理论”;翟宏如等著“自旋电子学”
 Physics of Ferromagnetism by Soshin Chikazumi (兰州大学出版社有中文版)
 Ferromagnetism by Richard M. Bozorth
 Magnetism (Volume I, II) by S. V. Vonsovskii
 Modern Magnetic Materials - Principles and Applications by R. C. O’Handley (化学工业出版社有中文版)
 Quantum Theory of Magnetism - Magnetic Properties of Materials by R. M. White(科学出版社有影印版)
 The Theory of Magnetism Made Simple - An Introduction to Physical Concepts and to Some Useful Mathematical Methods by Daniel C Mattis (World Scientific近期有售)
 Spin Current by S. Maekawa, S. O. Valenzuela, E. Saitoh and T. Kimura (Oxford Science Publications)

主要内容

第一章 物质磁性概论(2学时)
 磁学发展历史、广泛的磁现象(1学时)
 磁性材料的发展与巨大的工业应用(1学时)
第二章 磁无序材料的磁性(3学时)
 原子与离子磁矩(1学时)
 抗磁性(Larmor进动、Landau抗磁性、超导抗磁性)(1学时)
 顺磁性(固有磁矩取向顺磁性、van Vleck顺磁性、Pauli顺磁性)(1学时)
第三章 固体的磁有序与唯象理论(3学时)
 铁磁性(基本特点,外斯分子场理论)(1学时)
 反铁磁性(基本特点,奈耳定域分子场,部分典型材料)(1学时)
 亚铁磁性(基本特点与奈耳分子场)(1学时)
第四章 交换相互作用与各种材料的磁性(7学时)
 海森堡交换相互作用(1学时)
 超交换相互作用、氧化物磁性(1学时)
 双交换相互作用、强关联物质磁性(1学时)
 RKKY相互作用、稀土磁性(1学时)
 磁结构类型(1学时)
 金属磁性与能带模型理论(教学重点与难点:1学时)
 半金属磁体与高自旋极化率(1学时)
第五章 自旋波理论(2学时)
 磁有序材料低温下的自发磁化行为、热力学性质(1学时)
 金属磁性材料的导电规律(1学时)
第六章 磁各向异性与磁致伸缩(4学时)
 磁各向异性及其机理(教学重点与难点:1学时)
 磁各向异性常数的测量方法(1学时)
 磁致伸缩及其机理(1学时)
 广义磁弹材料、磁致伸缩的测量(1学时)
第七章 磁畴结构(2学时)
 退磁场、磁畴的形成、磁畴的观察(1学时)
 磁畴结构、自旋分布和畴壁、磁涡旋态(1学时)
第八章 磁化过程(6学时)
 磁化曲线、磁滞回线、可逆和不可逆磁化和反磁化过程(教学重点与难点:1学时)
 矫顽力机理、趋近饱和定律(1学时)
 硬磁材料(1学时)
 自旋相变(1学时)
 软磁材料(1学时)
 动态磁化过程(1学时)(教学重点与难点:1学时)
第九章 受限体系(薄膜、纳米颗粒)磁性 (6学时)
 磁性薄膜生长与磁性纳米材料制备(1学时)
 尺寸效应(1学时)
 磁近邻效应(1学时)
 垂直磁各向异性与表面/界面磁各向异性及其表征(教学重点与难点:1学时)
 长程耦合(交换耦合、静磁耦合)(1学时)
 磁记录介质(1学时)
第十章 磁电阻效应、自旋极化电流与自旋转移力矩(6学时)
 正常磁电阻(1学时)
 各向异性磁电阻(1学时)
 巨磁电阻效应(1学时)
 隧穿磁电阻效应(1学时)
 氧化物庞磁电阻效应(1学时)
 自旋极化电流、自旋转移力矩(教学重点与难点:1学时)
第十一章 磁电效应、纯自旋流与自旋热电效应(5学时)
 正常霍尔效应、反常霍尔效应、自旋霍尔效应(1学时)
 自旋流与自旋霍尔效应(自旋—轨道耦合)、非局域自旋阀(1学时)
 自旋泵浦效应(自旋波)与纯自旋流(1学时)
 自旋赛贝克效应——赛贝克效应(1学时)
 能斯特效应、反常能斯特效应、自旋能斯特效应、平面能斯特效应(平面霍尔效应)(1学时)
第十二章 其它几种重要的磁效应(4学时)
 磁热效应与磁制冷(1学时)
 多铁效应(1学时)
 磁光效应(1学时)
 X射线磁二色性(XMCD、XMLD)(1学时)


教学手段与方法:课堂讲授

考核方式:期末课堂考试 + 平时成绩

参考文献