关于举行北京科技大学姜勇教授学术报告会的通

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摘要:我校电子科学与工程学院徐永兵教授应邀在国际工程技术与材料科学领域顶尖学术期刊《Progressin Materials Science》上发表题为 “Hybrid spintronic materials: Growth,structure and properties” 的长篇特

我校电子科学与工程学院徐永兵教授应邀在国际工程技术与材料科学领域顶尖学术期刊《Progress in Materials Science》上发表题为 “Hybrid spintronic materials: Growth, structure and properties” 的长篇特邀综述论文[Progress in Materials Science 99 27-105。

日前,北京大学物理学院吕劲课题组与大连理工大学、中科院物理所以及北京理工大学的同事合作在Progress in Materials Science必威体育官网,(《材料科学进展》)发表了迄今为止最全面的介绍硅烯的长篇综述文章“Rise of Silicene: a Competitive 2D Material” 【Progress in Materials Science 83,24-151(2016),共128页】。Progress in Materials Science是国际材料科学研究领域的权威综述性学术期刊,在材料界具有重要影响。它致力于发表非常有影响力的综述文章,以全面、权威、重要和可读性而著称,该期刊2015年的影响因子为27.417。

材料学院宋成等受邀在《材料科学进展》发表电控磁效应主题综述论文


清华新闻网2月28日电 近日,清华材料学院副教授宋成等人受邀在材料领域著名学术期刊《材料科学进展》发表了题为《电控磁效应的研究进展:材料,机制,性能》的综述文章,结合所在研究小组近期的多项成果,对电学调控磁性领域的近期进展进行了综述。

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图为铁磁/铁电薄膜界面电子轨道开关与物理性能的门电压调控。

存储器是现代集成电路中最基本、最重要的部件之一,其性能是评价微电子技术水平的重要指标。随着产业发展和需求提升,基于材料磁学性能的存储器和基于电学性能的存储器已广泛应用于工业领域与日常生活。然而,基于磁场的磁记录擦写能耗仍然偏高,而基于自旋转移力矩的新一代磁随机存储器,进行磁信息写入的临界自旋极化电流密度仍居高不下,与相应半导体工艺水平的晶体管所能承受的最大电流密度仍存在一定的差距。因此,亟需发展能耗更低的信息存储技术。

电控磁效应是利用外界电场的作用来调控材料的磁学特性,进而达到数据存储的目的。这个过程中,磁性的改变不需要外磁场,整个过程也没有电流通过,可以很大程度上地降低能耗。因此,它的出现有望极大地推动高速、高密度、低能耗和非易失性的存储器的发展。

电控磁效应自2000年发现以来,引起了材料、物理和微电子领域相关学者和存储器工程师的广泛关注,在基础物理认识、薄膜材料制备与低功耗磁存储器件设计等方面取得了长足的进步。其中,宋成等人所在的材料学院磁性薄膜与自旋器件研究小组自2012年以来取得了多项重要进展:在国际上率先实现了电调控电子轨道效应,揭示了基于轨道重构的电控磁效应的新机制,提出并实现了电场对反铁磁金属磁矩的调控等。

相关主题在《物理评论快报》、《先进材料》、《先进功能材料》和《自然·通讯》等期刊发表论文近30篇。系列成果产生了一定的国际影响力,先后受邀在磁学与磁性材料会议、国际材联-先进材料会议、材料科学与技术会议以及欧洲材料学会秋季年会等重要国际会议上做邀请报告。

本篇电控磁效应为主题的综述论文发表于《材料科学进展》,该期刊是国际材料科学研究领域的综述性学术期刊,主要刊登在材料科学与工程某一研究领域最新研究进展的权威性评述论文,每年出版6-8期,每期1-3篇文章,2016年影响因子为31.08。论文第一作者和通讯作者均为宋成,合作作者包括材料学院教授潘峰、材料学院2011级博士毕业生崔彬、材料学院2013级博士生李凡和材料学院2014级硕士生周向俊。相关研究工作受国家基金委和科技部项目支持。

论文链接:

供稿:材料学院 编辑:田心

题目:自旋电子学材料与器件研究

该论文总结并展望了自旋电子学从第一代GMR到MRAM到将来SFET的发展历程。本文着重结合徐永兵教授团队多年来的研究成果,论述了自旋电子材料及器件的生长、结构性能表征及器件的应用。自旋电子学的发展与应用,预示着未来以调控自旋为基础的新时代将取代调控电荷的时代,未来将引发数据存储与处理技术的革命。例如磁随机存储器MRAM具有存储数据非易失性、寿命长、低功耗、抗辐射等诸多优点,在工业自动化、嵌入式计算、网络和数据存储、汽车和航空航天等重要的民生、国防领域具有巨大的应用价值,原则上可以取代各类存储器的应用,成为未来的通用存储器。同时,该论文也指出了自旋电子学未来的发展方向,特别是可用于信息存储及处理一体化的自旋芯片的新材料及新技术。

石墨烯在2004年被英国科学家Geim和Novoselov发现,第一次把二维材料真实地展现在人们面前,由此在全世界范围内掀起了研究二维材料的高潮,在此之前,二维材料被认为是不能存在的。鉴于硅是半导体工业的主要材料,与石墨烯类似的硅烯一经提出,便吸引了广泛的关注。最近几年,实验上成功制备出硅烯,尤其是制备出硅烯晶体管,进一步推动了硅烯的研究。硅烯除了具有石墨烯的大部分优异的电子性质,如狄拉克锥以及极高的费米速度和迁移率,还具有其他独特的优势:1)强自旋轨道耦合,有利于在实验上可达到的温度下实现量子自旋霍尔效应;2)可调的带隙,这是作为有效的场效应管的沟道材料的前提条件;3)更易谷极化,适合谷电子学的研究。该综述全面系统地总结了硅烯的基本性质和实验制备与表征,详细分析了硅烯在电子器件应用上所面临的瓶颈及自旋器件上的潜在应用,对化学、物理、信息及材料等相关领域的研究具有重要的参考价值。

报告人:姜 勇 教授(长江学者、国家杰青,北京科技大学)

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在硅烯的研究中,国内的科学家表现不俗,在硅烯的电子拓扑结构、生长、器件设计等方面作出了显著的贡献,产生了广泛的影响。吕劲课题组长期从事石墨烯、硅烯等二维狄拉克材料及相关器件的理论研究。石墨烯、硅烯等二维狄拉克材料都有超薄的单原子层厚度和极高的电子迁移率,在高速电子器件方面有很大的应用潜力。但是它们本身能隙为零,做成晶体管开关比太低。针对石墨烯、硅烯的零能隙问题,他们提出了多种在保持高迁移率前提下打开带隙的策略并进行了相应的器件模拟:通过BN片夹石墨烯【NPG Asia Materials 4,e6(2012)】、施加垂直电场【Nano Letters 12,113(2012)),该文进入ISI高影响论文,已被引用398次】、表面吸附【Scientific Reports 2,853 (2012);Scientific Reports 3,1794(2013);Nanoscale 6,7609(2014)】以及挖孔造成纳米网【Scientific Reports 5,9075(2015)】。此外,他们还发现零能隙的硅烯和石墨烯如果垂直堆积在一起,可以构成全金属高表现场效应管【Advanced Functional Materials 25,68 (2015)】。

主持人:杨中民 教授

Fig. 1. Evolution of electronic technology.

吕劲与大连理工大学赵纪军、北京理工大学姚裕贵、中科院物理所吴克辉为并列通讯作者,合作单位还包括北京邮电大学。北大物理学院的博士毕业生屈贺如歌(现为北京邮电大学教师)、博士生王洋洋撰写了硅烯电子器件和自旋器件的章节。此外,他们还应邀在《中国物理》的《硅烯》专辑上撰写了介绍硅烯的综述。其他合作者还有北京大学的俞大鹏、史俊杰、杨金波教授。

时间:2018年4月13日上午9:30

Progress in Materials Science是国际工程技术、材料科学、材料物理和化学领域的顶尖权威综述性学术期刊,在材料科学与工程领域具有重要影响。徐永兵教授为该论文的通讯作者,第一作者为南京大学-约克大学自旋电子学国际联合中心刘文卿教授。该工作得到了973国家重大研发计划量子调控项目、国家重大科研仪器研制项目等基金项目的资助。

上述研究工作得到了国家自然科学基金、国家重大研究计划、人工微结构和介观物理国家重点实验室、量子物质科学协同创新中心以及汉江学者计划的支持。

地点:物理楼二楼213室学术报告厅

(电子科学与工程学院 科学技术处)

欢迎广大师生参加!

物理与光电学院

2018年4月2日

附件:

内容摘要:自旋电子学起源于上个世纪80年代在固态器件中观察到的自旋相关输运行为。从Albert Fert和Peter Grünberg两位科学家相互独立的在金属磁性多层膜中发现巨磁电阻效应开始,GMR以及后来发现的隧穿磁电阻效应引起了人们的普遍关注。室温下表现出GMR的自旋阀和表现出TMR的磁性隧道结也先后被广泛应用在计算机硬盘的读出磁头中,带来硬盘存储密度的飞速提高。因此,Albert Fert 和Peter Grünberg一起获得2007年的诺贝尔物理学奖。

传统的自旋阀或磁性隧道结器件中的磁性薄膜通常为面内磁各向异性。如果采用垂直磁各向异性薄膜,会大幅度提高器件的热稳定性和翻转速度,且能有效降低自旋转矩诱导磁化翻转的临界电流密度。我们在全Heusler合金薄膜的垂直磁各向异性研究方面开展了多年的研究工作。近年来,我们还在FePt薄膜垂直磁各向异性的电场调控、垂直磁各向异性Mn1.5Ga薄膜/重金属结构中的磁电阻效应、自旋霍尔效应、自旋轨道矩等方面进行了研究。

报告人简介:姜勇,教授、博士生导师、国家杰出青年基金获得者、教育部长江学者奖励计划特聘教授、教育部创新团队负责人。现任职务为北京科技大学材料科学与工程学院院长、北京市弱磁检测与应用工程技术研究中心主任兼国际合作基地负责人。至今在国内外学术期刊上发表论文210篇,文章被SCI他引2000余次;与他人合作发表英文专著3本;在国际会议做特邀报告16次;获得发明专利授权11项。主要的创新性工作集中在自旋电子材料与器件的研究方面,在自旋转矩方面的研究结果被至少10部外文专著正面引用。该结果还被收录到2005年度的《国际半导体技术蓝图》 中。主要学术及社会兼职为:

期刊《Scientific Reports》编委

期刊《Journal of Materials Science & Technology》编委

期刊《Rare Metals》编委

期刊《中国材料进展》编委

期刊《材料科学与工艺》编委

期刊《金属功能材料》编委

美国电气和电子工程师协会,Senior Member

中南大学兼职教授

杭州电子科技大学兼职教授

磁学国家重点实验室学术委员会委员

超材料电磁调制技术国家重点实验室学术委员会委员

兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室学术委员会委员

中科院磁性材料与器件重点实验室暨浙江省磁性材料及其应用技术重点实验室学术委员会委员

中国仪表功能材料学会副理事长

中国材料研究学会常务理事

中国稀土学会固体科学与新材料专业委员会委员

中国电子学会应用磁学分会委员会委员

中国物理学会磁学专业委员会委员

中国金属学会功能材料分会委员会委员

中国电子学会高级会员

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