当前课程知识点:量子力学(下) > 第十章 电子自旋 > § 10.4 塞曼效应 > *10.4.4 自旋电子学简介
这一节仍然是选修内容
在这里我们简单介绍一下
目前物理学的
一个热点研究方向
自旋电子学
经过前面课程的学习
我们知道
电子是既带有电荷
又带有自旋
并且是服从
费米-狄拉克统计的微观粒子
这是量子力学
对于电子的完全不同于
经典物理学的全新的认识
但是到目前为止
传统的电子学
仍然只用了电子带有电荷
这个性质
而没有利用电子
还带有自旋这个性质
传统的电子学
以超大规模集成电路
作为主要的支持硬件
如果我们想要进一步提高
芯片的集成度
在原则上
将要面临两大困难
第一个困难是
当芯片上的线宽
可以和电子的德布罗意波长
相比的时候
电子的量子力学效应
尤其是波动效应
就不可以忽略了
这时候
集成电路已经不再能够
简单地等效为
分立元件构成的网络
而应当整体上看成是一个
量子力学系统
这样一来
对它进行分析的方法
就要复杂的多了
第二个困难是
当芯片的集成度提高的时候
必然会伴随着
芯片单位面积上功耗的增加
也就是说
芯片的散热问题
会变得非常严重
在利用电子带有电荷
这个特点
对它进行操控的情况下
这个问题是无法避免的
因为电场力
推动电荷运动的时候
一定会做功
而这个功最后会变成热量
理论分析和工程实践的结果
都表明
在目前芯片制作的
工艺水平上
也就是
线宽达到了0.1微米的量时
前一个问题
不会产生明显的影响
而后一个问题
倒是需要认真对待
为了解决这个问题
就必须有一种基本上
不消耗能量就可以对电子
进行操控的全新的方法
而这就是控制电子的自旋
通过控制电子的自旋状态
使之携带、加工
和传输信号的方法
被称为自旋电子学
在自旋电子学里
经常出现的术语是
自旋流
自旋磁
自旋输运
自旋进动
自旋翻转等等
我们前面介绍过的
自旋耦合效应和塞曼效应
为自旋电子学的实现
提供了物理的基础
因为前者是通过电场
后者是通过磁场
来影响电子的自旋状态
这些效应的最大特点
就是基本上不需要
付出能量的代价
而这正是我们
所要追求的目标
自旋电子学是一门
新兴的学科
目前仍然主要是在做
基础研究方面的工作
但是它有很好的应用前景
在这里
我们想要强调的一点是
量子力学
是研究自旋电子学的
基本出发点
-8.1 量子态和力学量的表象和表象变换
-第八章 量子力学的矩阵形式--第一周作业
-8.2量子力学的矩阵形式
-8.3 狄拉克符号
-第八章 量子力学的矩阵形式--第二周作业
-§ 9.1 线性谐振子的阶梯算符方法
--9.1.1 续
--9.1.4 续
-第九章 本征值问题的代数方法--第3周作业
-§ 9.2 角动量的本征值和本征态
-§ 9.3 角动量的合成
--CG系数的确定
--第九章 本征值问题的代数方法--第4周作业
-§ 10.1 电子自旋及其描述
-第十章 电子自旋--第五周作业
-§ 10.2 电子总角动量和自旋-轨道耦合
-§ 10.3 原子光谱的精细结构
--*10.3.3氢原子光谱的精细结构,超精细结构和兰姆移动
--第十章 电子自旋--第六周作业
-§ 10.4 塞曼效应
-§ 10.5 自旋纠缠态
-第十章 电子自旋--第七周的作业
-§ 11.1 束缚态微扰论I:非简并情形
--11.1.2 一级微扰能和微扰波函数 微扰近似适用的条件
-§ 11.2 束缚态微扰论II:简并情形
-第十一章 微扰论--第八周的作业
-§ 11.3 量子跃迁的微扰论
--11.3.1 哈密顿量与时间无关时含时薛定谔方程的一般解
--第十一章 微扰论--第九周的作业
-§ 11.4 光的辐射和吸收
--第十一章 微扰论--第十周的作业
-§ 12.1 散射实验和散射截面
-第十二章 散射理论--第11周的作业
-§ 12.2 中心势场中的分波法
--12.2.1 续
--第十二章 散射理论--第12周的作业
-§ 12.3 玻恩近似
--第十二章 散射理论--第13周的作业
-§ 13.1 里兹变分法
-第十三章 其它近似方法--第十四周的作业
-*§ 13.2 玻恩-奥本海默近似
--13.2.1系统的快变自由度和缓变自由度 波恩-奥本海默近似
--第十三章 其它近似方法--第十五周的作业
-*§ 13.3 突变近似和绝热近似