Магнетизм и спинтроника

2021/2022

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»

Статус: Майнор

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 1, 2 модуль

Охват аудитории: для всех кампусов НИУ ВШЭ

Преподаватели: Попова Елена Арнольдовна, Пугач Наталия Григорьевна

Язык: русский

Кредиты: 5

Контактные часы: 76

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Человечество собирает знания о магнитных явлениях не меньше 3.5 тыс. лет. Магнитные свойства присущи всем материальным образованиям. Развитие техники требует все новых магнитных материалов подчас с принципиально новыми свойствами, обладающих сочетанием определенных характеристик: магнитных, упругих, электрических. Магнетизм – квантовое кооперативное явление. На основе квантовой механики построен прочный теоретический фундамент магнетизма. Тем не менее, магнетизм до сих пор остается интенсивно развивающейся областью физики, в которой возникают новые экспериментальные факты и развиваются новые направления. Особого рода эффекты наблюдаются в низкоразмерных магнетиках, в которых несмотря на наличие большого числа магнитных ионов, магнитного упорядочения не происходит вплоть до Т = 0 К. В курсе рассмотрены вопросы природы магнетизма, физические свойства в магнитоупорядоченных веществах и в низкоразмерных магнитных соединениях. Курс рассчитан на студентов, желающих получить современные представления о магнитных явлениях. Магнетизм - это принципиально квантовое явление основанное на свойстве электронов обладать спиновым и собственным, связанным с ним, магнитным моментом. Манипуляции спином вместо (или вместе) заряда электрона лежат в основе спинтроники. Управление сверхпроводящими токами путем манипуляции спином реализуются в сверхпроводниковой спинтронике. Спинтронные устройства уже успешно используются современной электронной промышленностью, в то время как устройства сверхпроводниковой спинтроники пока находятся в стадии научной разработки. Оба быстро развивающихся направления призваны решить насущные проблемы современной электроники, такие как энергоэффективность, быстродействие, миниатюризация, и, наконец, реализация новой парадигмы - квантовых вычислений. В курсе будут обсуждаться основные устройства, идеи, и подходы этих современных направлений.

Цель освоения дисциплины

Целью курса является формирование современных представлений в области магнетизма и спинтроники.

Планируемые результаты обучения

знает методы исследования магнитоупорядоченных состояний;
знает основные особенности магнитных взаимодействий в низкоразмерных магнитных системах; знает свойства ряда низкоразмерных магнитных систем: димеров, спиновых цепочек, спиновых лестниц, двумерных магнитных систем.
знает основные принципы и методы работы устройств спинтроники.
знает современные представления в области магнетизма, механизмы реализации магнитоупорядоченного состояния и магнитные свойства магнетиков;

Содержание учебной дисциплины

Тема 1. Магнетизм
Тема 2. Спинтроника.

Элементы контроля

Домашнее задание 1
Домашнее задание 1 состоит из двух этапов: решение задач, предложенных преподавателем, и устной части по защите задач. Устная часть включает также теоретические вопросы , которые рассматривались на лекциях.
Домашнее задание 2
Домашнее задание 2 состоит из двух частей: решение задач и тест.
Экзамен
Экзамен проводится в устной форме в онлайн формате. Студент получает билет, состоящий из двух вопросов по двум частям дисциплины: магнетизм и спинтроника.

Промежуточная аттестация

2021/2022 учебный год 2 модуль
0.3 * Домашнее задание 2 + 0.3 * Домашнее задание 1 + 0.4 * Экзамен

Программа дисциплины