磁学:从基础知识到纳米尺度超快动力学(史拓著)

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《磁学:从基础知识到纳米尺度超快动力学》由高等教育出版社出版。

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这本书精彩地介绍了磁学的基本概念和过去十年里的前沿进展完美地描述了当前研究磁性质的新颖技术——同步辐射X射线技术（X射线磁二色性谱和光电子发射电子显微术，XMD和PEEM）。写得超级棒}两位作者都是出色的演说家知道如何吸引听众。强力推荐。
——读者书评

作者简介

作者：（德国）史拓（J.Stohr）（德国）希格曼（H.C.Siegmann）译者：姬扬

中文版序言
Preface of the Chinese Edition
译者序
前言
第1章导论
1.1 磁性：神奇而实用
1.2 磁学的历史
1.3 磁性质、中子、自旋极化电子和偏振x射线
1.3.1 自旋极化电子和磁性质
1.3.2 偏振X射线和磁性质
1.4 20世纪下半叶的发展
1.5 关于未来的思考
1.6 本书简介
第一部分场和矩
第2章电场、电流和磁场
2.1 磁学中的符号和单位
2.2 电场
2.3 电流及其磁场
2.4 大电流密度
2.5 材料中的磁场和电场
2.6 磁性材料中三个磁矢量之间的关系
2.6.1 薄膜的杂散场和退磁场
2.6.2 杂散场和退磁场的应用
2.7 电场和磁场的对称性质
2.7.1 宇称
2.7.2 时间反演
第3章磁矩及其与磁场的相互作用
3.1 磁矩的经典定义
3.2 从经典磁矩到量子磁矩
3.2.1 玻尔磁子
3.2.2 自旋磁矩和轨道磁矩
3.3 外磁场中的磁偶极矩
3.4 磁场中磁偶板的能量
3.5 非均匀磁场作用在磁偶极上的力
3.5.1 斯特恩一盖拉赫实验
3.5.2 莫特探测器
3.5.3 磁力显微术
3.6 磁场作用在磁矩上的转矩
3.6.1 磁矩的进动
3.6.2 进动的阻尼
3.6.3 磁共振
3.7 时间与能量的关联
3.7.1 海森伯不确定性原理
3.7.2 经典自旋进动
3.7.3 量子力学自旋进动
第4章依赖于时间的电磁场
4.1 概述
4.2 相对论性运动的基本概念
4.2.1 惯性参考系之间的长度变换和时间变换
4.2.2 惯性参考系之间的电场和磁场的变换
4.3 匀速运动电荷的电磁场：速度场
4.3.1 速度场的特性
4.3.2 大电流和强磁场的产生
4.3.3 超短电子脉冲和磁场的产生
4.3.4 速度场的时域特性
4.4 加速场：电磁辐射的产生
4.4.1 偏振的X射线：同步辐射
4.4.2 更亮而且更短的x射线脉冲：从波荡器到自由电子激光器
第5章偏振电磁波
5.1 麦克斯韦方程及其对称性
5.2 电磁波公式
5.3 电磁波的强度、通量、能量和动量
5.4 偏振电磁波的基本态
5.4.1 光子角动量
5.4.2 线偏振基本态
5.4.3 圆偏振基本态
5.4.4 圆偏振电磁波的手性和角动量
5.4.5 单位偏振矢量的总结
5.5 自然偏振和椭圆偏振
5.5.1 自然偏振
5.5.2 椭圆偏振
5.5.3 光的偏振度
5.6 电磁波在手性介质和磁性介质中的透射
第二部分磁相互作用的历史和概念
第6章交换相互作用、自旋一轨道相互作用和塞曼相互作用
6.1 概述
6.2 泡利方程：依赖于自旋的原子哈密顿量
6.2.1 中心力场中的独立电子
6.2.2 两个粒子之间的相互作用——对称化假设和不相容原理
6.3 交换相互作用
6.3.1 原子中的电子交换相互作用
6.3.2 分子中的电子交换作用
6.3.3 磁性和化学键
6.3.4 从分子到固体
6.3.5 海森伯哈密顿量
6.3.6 哈巴德哈密顿量
6.3.7 H2的海森伯模型和哈巴德模型
6.3.8 小结以及电子交换相互作用的一些普遍规则
6.4 自旋—轨道相互作用
6.4.1 原子谱的精细结构
6.4.2 自旋一轨道相互作用的半经典模型
6.4.3 自旋轨道哈密顿量
6.4.4 自旋轨道相互作用的重要性
6.5 洪德定则
6.6 塞曼相互作用
6.6.1 塞曼效应的历史和理论
6.6.2 塞曼相互作用和交换相互作用导致的电子态分裂
6.6.3 塞曼相互作用的重要性
第7章固体中的电磁相互作用
7.1 本章概述
7.2 局域磁性和巡游磁性：离心势场的作用
7.3 固体中相互作用的相对大小
7.4 铁磁性的能带模型
7.4.1 玻尔磁子数缺损之谜
7.4.2 斯托纳模型
7.4.3 能带结构的起源
7.4.4 密度泛函理论
7.5 配位场理论
7.5.1 独立电子配住场理论
7.5.2 多重态配位场理论
7.6 电子关联和激发态的重要性
7.6.1 氧化物为什么常常是绝缘体
7.6.2 稀土和过渡族金属氧化物中的关联效应
7.6.3 从非局域化行为到局域化行为：哈巴德模型和LDA+U模型
……
第三部分自旋极化电子和偏振x射线技术
第四部分铁磁金属的性质和现象
第五部分当代磁学的一些主题
第六部分附录
参考文献
常见缩写和中英对照索引
作译者简介

文摘

版权页：

插图：

Tulapurkar等人[851，852]已经证明，可以用自旋注人在显著小于1ns的时间尺度上翻转磁化。他们还指出，脉冲式自旋注入翻转消耗的能量非常小，这就使得翻转非常有希望用于磁随机寻址存储器的应用方面。利用饱和磁化更小的材料，还有可能进一步降低所需要的翻转电流[852]。这些作者在柱子形的CoFe/Cu/CoFe三层膜样品上施加电流脉冲，这些电流脉冲具有不同的振幅和极性，持续时间范围从100ps到10ns。下方的CoFe层更大也更厚，因此，它作为钉扎层，样品结构基本上与图14.11完全～样。还是用巨磁阻测量来确定两层的相对磁化方向。结果发现，从M1和M2如平行的情况翻转到反平行的情况(P→AP)，在150～240 K的范围内与温度无关，需要更高的电流密度，而且进行的速度比较慢。另一方面，从AP→P的翻转需要较小的电流和较短的时间，它在低温下也变得更快了一些。他们将翻转速度定义为实现90％的翻转概率所需要的时间的倒数。
翻转蘧度在低温下加快，这很让人吃惊。均匀进动模式的热激发太弱了，不能解释这些观测结果，甚至连趋势都是错的。热激发的更为严谨一些的宏观自旋模型也是如此[853，854]。参考文献[851，852]得出的结论是，样品需要处于相干均匀的微磁性态中，以便最容易地受到自旋注入转矩的影响，在更高的温度下，非均匀自旋波模式的数量相对于均匀模式增多了，因此，总体而言，系统处于定义得不酃么好的态里面。基于这种论证，可以预期高温会阻止样品翻转。
Devolder及其合作者[855]对参考文献[851，852]中的测量结果I(R)进行了，详细的解释，其中，I是注入电流，R是柱子的臣磁阻电阻率。实验发现，I(R)的曲率主要决定于焦耳热的沉积，它表现出奇异性，依赖于注入电流的符号。经过复杂的分析，Devaider等人建议了～种非均匀的磁结构，即所谓的C态。他们假定固定层中的结构是均匀的，但是在边缘上由于注入电流带来的奥斯特场的作用而暂时变形了，后者与热不同，它依赖于电流I(R)的方向。因为巨磁阻信号是不变磁结构与自由层之间的差别，他们认为这解释I(R)对电流方向的依赖关系。我们将会看到，X射线影像的确证实了这个分析。另一方面，Fhkushima及其合作者[856]假定亚微米金属结中有独特的很大的佩尔捷效应，使得电流在～个方向上冷却柱子，而在另一个方向上加热柱子，这样他们也解释了同样的实验数据。原则上说，这种行为也可以解释I(R)的曲率对注入电流方向的依赖关系。
这一切都表明，对于理解自旋注入来说，对自由层中磁结构的时间演化（不依赖于温度和固定层的磁态）进行成像非常重要。最近，x射线显微术的确实现了这一点[763]。这种研究可以观测自旋注入引起的埋在柱子里的感应层的详细磁取向，甚至在自旋注入过程中也可以观测。