磁性物理

课程编码：070200M01009H 英文名称：Physics of Ferromagnetism 课时：50 学分：3.00 课程属性：一级学科核心课 主讲教师：蔡建旺等

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。

固体物理

第一章 物质磁性概论 3学时
第1节 磁学发展历史、广泛的磁现象
第2节 磁性材料的发展与巨大的工业应用
第3节 磁学研究的几个前沿方向介绍
第二章 磁无序材料的磁性 4学时
第1节 原子与离子磁矩
第2节 原子、固体及反演对称破缺的自旋-轨道耦合
第3节 抗磁性（Larmor进动、Landau抗磁性、超导抗磁性）
第4节 顺磁性（固有磁矩取向顺磁性、van Vleck顺磁性、Pauli顺磁性）（教学重点与难点）
第5节 顺磁性的应用与简单材料的磁性
第三章 固体的磁有序与唯象理论 5学时
第1节 磁有序及其基本特点
第2节 局域铁磁性的外斯分子场理论（教学重点与难点）
第3节 居里温度附近的临界行为、居里温度测量
第4节 巡游铁磁性的分子场模型
第5节 反铁磁性（基本特点，奈耳定域分子场，spin flop）
第6节 亚铁磁性
第四章 交换相互作用与各种材料的磁性 9学时
第1节 海森堡交换相互作用（教学重点与难点）
第2节 超交换相互作用、氧化物绝缘材料的磁性
第3节 DM相互作用与相关的典型磁结构（教学重点与难点）
第4节 双交换相互作用、强关联物质磁性与庞磁电阻效应
第5节 RKKY相互作用、稀土磁性
第6节 几种磁结构（自旋玻璃、混磁性、自旋阻挫）
第7节 金属磁性与能带模型理论（教学重点与难点）
第8节 半金属磁体与自旋极化率测量（安德列夫反射）
第9节 自旋极化相关隧穿过程与隧穿磁电阻效应
第五章 自旋波理论 4学时
第1节 局域磁有序自旋波的经典理论
第2节 自旋波的量子理论与低温下自发磁化强度的布洛赫理论（教学重点与难点）
第3节 Stoner模型的局限与巡游磁性的发展
第4节 自旋波电子学、自旋波自旋流与几种相关效应
第六章 磁各向异性与磁致伸缩 8学时
第1节 磁各向异性概括
第2节 退磁场、退磁因子与形状各向异性
第3节 磁晶各向异性与各向异性场（教学重点与难点）
第4节 磁各向异性常数的测量方法
第5节 磁晶各向异性的单离子、自旋对模型（教学重点与难点）
第6节 感生磁各向异性
第7节 磁致伸缩及其机理
第8节 磁致伸缩测量与大磁致伸缩材料
第9节 磁弹各向异性（教学重点与难点）
第七章 磁畴结构 4学时
第1节 退磁场与磁畴的形成
第2节 布洛赫磁畴壁（教学重点与难点）
第3节 薄膜中的磁畴壁（奈尔壁、交叉壁、布洛赫壁、手性畴壁）（教学重点与难点）
第4节 多种磁畴结构
第5节 磁畴观察实验方法
第八章 磁化过程 7学时
第1节 技术磁化概括（磁化曲线和磁滞回线）
第2节 可逆和不可逆畴壁位移的磁化和反磁化（教学重点与难点）
第3节 磁畴转动和磁化翻转（教学重点与难点）
第4节 退磁态、剩磁态、趋近饱和定律
第5节 超顺磁性
第6节 软磁、硬磁材料（交换作用长度、最大磁能级）
第7节 自旋相变（变磁性、自旋重取向）
第8节 动态磁化过程（交流磁化、铁磁共振）（教学重点与难点）
第九章 受限体系的磁性 3学时
第1节 零维、一维系统磁性
第2节 单层薄膜磁性（表面、界面磁性与磁近邻效应）
第3节 表面/界面磁各向异性与垂直磁各向异性
第4节 铁磁-反铁磁交换耦合（单向或交换各向异性）
第5节 多层膜长程耦合（交换耦合、静磁耦合）
第6节 多层膜巨磁电阻效应
第十章 稀土磁性材料和稀土资源利用 3学时
第1节 新型磁热效应材料物理应用
第2节 稀土磁性材料
第3节 稀土资源利用

沈保根，中国科学院物理研究所研究员、博士生导师，中国科学院院士，发展中国家科学院院士。曾任中国科学院物理研究所党委书记、学位委员会主任，中国科学院副秘书长兼学部主席团秘书长、院士工作局局长，磁学国家重点实验室主任等。现任中国科学院技术科学部副主任，中国科学院物理研究所学术委员会副主任，中国高技术产业化研究会副理事长，中国物理学会理事，中国电子学会常务理事，中国稀土学会常务理事，磁学国家重点实验室学术委员会主任，中国科学院磁性材料与器件重点实验室学术委员会主任，中国再生资源产业技术创新战略联盟专家委员会主任，《Chin. Phys. B》副主编、《物理学报》副主编、《J. Magn. Magn. Mater.》等8个杂志编委等。

蔡建旺，1988年、1991年于南京大学获学士和硕士学位，1994年于中国科学院物理研究所获博士学位。先后在美国霍普金斯大学和日本东北大学工作四年多。现任中国科学院物理研究所研究员，博士生导师。长期从事磁性纳米多层膜的材料制备生长、磁性表征和自旋相关输运的研究，在自旋流、磁近邻效应、反铁磁自旋结构与钉扎效应、垂直磁化金属和氧化物薄膜、高性能巨磁电阻自旋阀和垂直磁隧道结材料、高灵敏反常霍尔效应金属多层膜材料等方面获得重要进展。在国际主要学术刊物上发表110篇SCI论文；另外，撰写2篇磁电子学综述论文及1部专著的一章。获国家发明专利11项。2005年至2008年任两届IEEE磁学分会技术委员会委员。