自旋检测
微波段电子自旋共振实验
微波段电子自旋共振实验微波段电子自旋共振实验是一种用于研究物质结构和性质的非常成熟的技术，在化学、生物、材料科学等领域都有广泛应用。
其原理是利用微波入射激发样品内部电子的自旋，然后通过测量样品吸收或散射微波的信号，可以获得有关样品组成、结构和性质的信息。
本文将结合实际案例，介绍微波电子自旋共振实验的基本原理、实验流程和结果分析。
一、实验原理微波段电子自旋共振实验的基本原理是：受到强磁场激发的电子会产生自旋共振，即自旋能级间的跃迁。
当在该系统中施加一定频率的微波信号时，电子上下能级之间的跃迁就会发生改变，从而产生吸收或散射微波的信号。
因此，只要控制磁场强度和微波频率，就可以获得样品的电子自旋共振信号，并利用该信号分析样品内部的结构、组分、成分等。
二、实验流程1. 实验样品的制备实验样品的制备是微波电子自旋共振实验的重要组成部分。
通常，样品的质量、纯度、形状、尺寸和含水量等因素都会影响实验结果。
因此，在样品制备的过程中，需要仔细控制实验参数，尽可能排除干扰因素。
2. 磁场和微波信号控制为了产生自旋共振信号，需要优化磁场和微波信号的参数。
具体来说，需要根据样品的特性和实验要求，控制磁场强度、方向和微波频率等参数，从而使得自旋共振的跃迁能够发生。
3. 信号接收与分析通过调节微波信号的频率和强度，可以探测样品内部的电子自旋共振信号。
实验中，通常使用一套专门的信号接收和分析系统，包括高灵敏度的微波探测器、相位差锁定放大器、数据采集器等设备，从而获得高精度的自旋共振信号。
三、实验结果分析在微波电子自旋共振实验中，由于样品内部电子的自旋共振能够反映其结构和性质，因此，该技术在绝大多数领域都有广泛应用，如化学、生物、材料科学等。
下面以单个丙烯酸甲酯单元为例，阐述微波电子自旋共振实验的应用：在实验中，我们使用樟脑作为标准物质，探测单个丙烯酸甲酯单元的自旋共振信号。
结果发现，当微波信号在249GHz处施加时，样品中出现两个自旋共振峰，分别对应电子自旋顺/反平行的两个状态。
电子自旋共振
电子自旋共振电子自旋共振（ESR）是一种可以在原子结构中检测到的现象，它是由电子在原子内部动量轴上可观察到的快速旋转移动而产生的。
电子自旋共振以分子自旋共振（MRS）和核磁共振（NMR）形式存在。
这种共振是由电子能级变化所推动的。
电子自旋共振最常用于衡量原子或分子中电子结构变化的能量，并可以提供作为研究实验和模拟的基础。
电子自旋共振的原理电子自旋共振的原理是指电子的自旋磁矩的共振作用与电场的作用之间的相互作用。
当电子磁矩接近某些特定频率（通常与电场频率相关）时，电子受到电场的加速，使其达到自旋共振状态。
电子自旋共振可以被用来测量原子或分子中电子能级变化的能量，通常用于衡量电子磁矩迁移的时间和量。
电子自旋共振的应用电子自旋共振的应用广泛，它可以用于衡量原子或分子中电子能级变化的能量，从而帮助科学家和实验室技术人员更精确地观察和模拟细节。
例如，它可以用于研究介质中有机结构的改变，进而帮助开发新药或材料；它也可以用于研究物质拓扑结构，从而更深入地了解材料性能或拓扑保护；它还可以用于研究各种环境条件下的电子自旋能级变化，从而帮助研究生物的结构。
总之，电子自旋共振可以帮助科学家们更深入地理解原子和分子结构，发现新的、更有效的材料和药物，从而改善人类社会的福祉。
电子自旋共振的将来发展由于电子自旋共振可以用于检测有机物及其他分子的结构，它已经成为科学家研究分子结构和功能的重要手段，而随着纳米科学和技术的发展，电子自旋共振也有可能成为研究纳米材料的重要手段，从而改变人类的生活。
例如，已经有研究通过电子自旋共振来研究肿瘤细胞的结构，以及如何细胞分裂；有研究可以用电子自旋共振来检测抗生素和其他药物在分子水平上的活性；有研究更可以用电子自旋共振来检测纳米粒子的结构和活性，从而发现更具有传感性的纳米材料。
因此，电子自旋共振可以用于研究几乎所有有机或非有机物质的电子结构，以及电子与电场之间的相互作用。
随着科学技术的不断发展，电子自旋共振也将拥有更多的应用，为人类提供更多的帮助，以改善人们的生活。
一种Linux内核自旋锁死锁检测机制的设计与实现
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关 键 词 ：ｉｕ Ｌｎ ｘ内核 ； 自旋 锁 ； 死锁 检 测 中 图 分 类 号 ：Ｐ ０ ． Ｔ３９２ 文献标识码 ： Ａ 文 章编 号 ：６３ １２ ２ １ ）２ ０ ３ — ５ １７ — ６ Ｘ（０ ２ ０ — ０ １ ０
电子自旋共振(ESR)
Aliyoshi
直到 1975 年，Ikeya （中文译为：池谷元伺）
在Nature上发表了对日
本 Aliyoshi 洞（秋芳 洞）次生碳酸盐进行的 ESR 测年结果，这是 ESR 测年的首次应用成 功范例，也是首次被用 于地球科学。
随后，这种方法才逐步地应用于地质学、地貌学以及考 古学等各个领域中不同材料的年代测定。在80年代取得 了迅速的发展。
ESE测年基本原理 ——以石英为例
为什么ESR能适用于前面提到的各种材料？
四种不同的“零化”过程：
ESE测年基本原理 ——以石英为例
（1）附加剂量法
采用60Co γ 放射源，对处理好 的样品进行不同附加剂量的辐照 （不用晒退）。用 ESR 谱仪测 量未辐照和辐照后的样品，然后 以辐照剂量为横坐标，以 ESR 信号强度为纵坐标作图，获得剂 量响应曲线。
空穴的形成：类质同象体中离子的置换或晶体生长、相变 和形变过程中由于外界压力、温度及介质成分等外界因素 的影响形成的氧空穴( 空位) 等点缺陷或位错缺陷。
杂质的出现：石英中主要是由于Al3+或Li+、Na+、K+等代 替Si4+进入晶格引起的。。因为Si4+ 的离子半径不大 ( 0. 042 nm) 并且离子化合价较高, 目前为止只发现了Al3+ ( 0. 051 nm) 、Ga3+ ( 0. 062 nm) 、Fe3+ ( 0. 064 nm ) 、Ge4+ ( 0. 053 nm ) 、Ti4+( 0. 064 nm) 和P5+ ( 0. 035 nm) 等离子与 Si4+ 离子发生类质同象替换。其中有些是异价类质同象, 为了保持晶格中电价平衡, 其它的离子如H+ , Li+ , Na+ , K+ , Cu+ 和Ag + 同时进入到石英晶格间成为间隙离子
微波段电子自旋共振 实验报告
微波段电子自旋共振引言电子自旋共振(Electron Spin Resonance，简称ESR)也称电子顺磁共振(Electron Paramagnetic Resonance)，是1944年由扎伏伊斯基首先观测到的，它是磁共振波谱学的一个分支。
在探索物质中未耦合电子以及它们与周围原子相互作用方面，顺磁共振具有很高的灵敏度和分辨率，并且具有在测量过程中不破坏样品结构的优点。
目前它在化学，物理，生物和医学等领域都获得了广泛的应用。
实验目的1.本实验的目的是在了解电子自旋共振原理的基础上，学习用微波频段检测电子自旋共振信号的方法。
2.通过有机自由基DPPH的g值和EPR谱线共振线宽并测出DPPH的共振频率，算出共振磁场，与特斯拉计测量的磁场对比。
3.了解、掌握微波仪器和器件的应用。
4.学习利用锁相放大器进行小信号测量的方法。
实验原理电子自旋共振研究的对象是有未偶电子（即未成对电子）的物质，如具有奇数个电子的原子和分子，内电子壳层未被填满的原子和离子，受辐射或化学反应生成的自由基以及固体缺陷中的色心和半导体、金属等。
通过对物质的自旋共振谱的研究，可以了解有关原子，分子及离子中未偶电子的状态及周围环境方面的信息，从而获得有关物质结构的知识。
例如对固体色心的自旋共振的研究，从谱线的形状、线宽及g银子，可以估算出缺陷的密度，了解缺陷的种类，缺陷上电子与电子的相互作用，电子与晶格的相互作用的性质等。
电子自旋共振可以研究电子磁矩与外磁场的相互作用，通常发生在波谱中的微波波段，而核磁共振（NMR）一般发生在射频范围。
在外磁场的作用下的能级发生分裂，通常认为是塞曼效应所引起的。
因此可以说ESR是研究电子塞曼能级间的直接跃迁，而NMR则是研究原子和塞曼能级间的跃迁。
也就是说，ESR和NMR是分别研究电子自旋磁矩和核磁矩在外磁场中磁化动力学行为。
1.电子自旋磁偶极矩电子自旋磁偶极矩和自旋磁矩m的关系是其自旋磁偶极矩与角动量之比称为旋磁比其表达式为因此，电子自旋磁偶极矩沿磁场H方向的分量应该写为式中为电子自旋角动量的z分量量子数,为玻尔磁子。
一种高极化度自旋注入与检测结构[发明专利]
![一种高极化度自旋注入与检测结构[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/78c16b6cbceb19e8b9f6ba07.png)
专利名称：一种高极化度自旋注入与检测结构专利类型：发明专利
发明人：袁思芃
申请号：CN201010602935.9
申请日：20101223
公开号：CN102136535A
公开日：
20110727
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种高极化度自旋注入与检测结构，包括：一衬底，在该衬底上生长各层外延材料；一缓冲层，该缓冲层用于平滑衬底，使后续的外延结构完整性更好；一重掺杂下电极层，用于做欧姆接触和提供复合发光所需的空穴；一LED结构P区；一多量子阱结构，各量子阱依次生长，距离注入结的距离不同，阱的宽度不同，通过光探测的方法得到注入电流的自旋极化度和空间分辨的自旋迟豫信息；一LED结构N区；一铁磁性半金属薄膜，作为自旋电子流的注入源。
利用本发明，不仅可以得到自旋电子流注入极化度，而且能够得到自旋迟豫在空间中的变化信息。
申请人：中国科学院半导体研究所
地址：100083 北京市海淀区清华东路甲35号
国籍：CN
代理机构：中科专利商标代理有限责任公司
代理人：周国城
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自旋输运与自旋电子学
自旋输运与自旋电子学在当今科技迅速发展的时代，自旋输运和自旋电子学成为了研究的热点之一。
自旋是电子的一种固有量子性质，可以被视为电子的自旋磁矩。
因此，研究自旋输运和自旋电子学有助于我们深入理解电子在固体中的行为，同时也为发展新型的电子器件提供了可能。
自旋输运是指通过调控电子的自旋状态来传输信息的过程。
常见的电子传输方式是通过电荷来实现的，但自旋输运则在此基础上引入了自旋自由度，使得在信息传输中能够更高效地利用电子的自旋状态。
自旋输运的关键在于控制和操纵电子的自旋。
这可以通过磁场、自旋轨道耦合等手段实现。
自旋输运在磁性材料、半导体材料等各种材料体系中均有研究，为开发高速自旋电子器件提供了理论和实验基础。
自旋电子学是一门研究如何利用电子自旋来进行信息存储和处理的学科。
与传统的电子学相比，自旋电子学不仅关注电子的电荷属性，还重视电子的自旋属性，将自旋作为信息处理的单位。
自旋电子学中的重要概念之一是自旋转移，即在材料中自旋信息的传输。
通过调整自旋转移的距离和强度，可以实现自旋信息的存储和传输。
例如，通过调控自旋轨道耦合效应或利用自旋霍尔效应，可以实现自旋转移并构建自旋电子学器件。
在自旋电子学中，自旋转移的机制和过程有很多种。
其中一种重要的机制是横向自旋谐振。
横向自旋谐振是指通过微观磁性相互作用实现自旋信息的输运。
这种机制被广泛应用于自旋转移装置的设计和开发中，为实现高速和低功耗的自旋电子器件提供了基础。
另一种机制是纵向自旋谐振，它是指通过调控自旋和磁场之间的相互作用来实现自旋信息的传输。
纵向自旋谐振常常用于构建磁记录器和磁隧道结构等器件。
除了自旋转移，自旋电子学还包括自旋操控和自旋检测两个方面。
自旋操控是指通过外部电场、磁场等手段来调控电子的自旋状态。
常用的手段包括自旋共振和自旋注入。
自旋检测是指通过测量电流、电阻、磁化强度等物理量来实时监测电子的自旋状态。
自旋操控和自旋检测的研究对于实现高效的自旋电子器件至关重要。
原子核的磁矩与自旋的测量方法
原子核的磁矩与自旋的测量方法原子核是构成原子核的质子和中子所组成的基本粒子。
原子核具有磁性，其磁性主要表现为磁矩和自旋。
磁矩是一个矢量，它描述了原子核在外磁场下的磁性行为；自旋则是原子核固有的旋转角动量。
磁矩和自旋的测量方法对于研究原子核性质以及应用于核磁共振成像等领域具有重要意义。
本文将介绍原子核磁矩和自旋的测量方法。
一、原子核磁矩的测量方法原子核磁矩的测量方法主要有核磁共振方法和质点外差方法两种。
核磁共振(NMR)是利用原子核的磁矩与外磁场相互作用，通过检测原子核吸收或发射电磁波的谱线来测量原子核磁矩的方法。
核磁共振通过在外磁场中对样品进行激励，使样品中原子核的磁矩与外磁场共振，从而通过检测共振信号来测量原子核磁矩的大小。
核磁共振方法被广泛应用于化学、生物、医学等领域，例如核磁共振成像(NMR imaging)。
质点外差方法是利用原子核磁矩与外磁场共振时引起质点(M)的磁矩(Magnetic Particle)位置变化的方法。
即通过测量由于样品中原子核的磁矩与外磁场共振而引起质点磁矩的位置或运动变化，从而间接测量原子核磁矩的大小。
质点外差方法相比核磁共振方法更适用于测量高磁场下的原子核磁矩，因为在高磁场下，核磁共振信号往往很弱。
二、原子核自旋的测量方法原子核的自旋是原子核固有的旋转角动量，对于某一种原子核，其自旋是固定的，不随外界条件改变。
目前，测量原子核自旋的方法主要有原子光谱法、核磁共振方法和光学自旋共振法。
原子光谱法是利用激光等电磁波对样品中的原子核进行激发，通过观察激发态和基态原子核的辐射谱线来测量原子核自旋的方法。
原子光谱法通常适用于自旋量子数较低的原子核研究，对于高自旋量子数的原子核，该方法可行性较低。
核磁共振方法也可以用于测量原子核自旋。
核磁共振方法通过检测原子核在外磁场中的共振现象，测量原子核的自旋量子数。
核磁共振方法在实验上实施较为简单，且精度较高，是测量原子核自旋的常用方法。
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分子束外延技术(MBE) 10cm-3
自旋检测
光学检测和电学检测是自旋检测的两种方法。
光学检测方法应用较早且比较成熟。
Fiederling[1]和Ohno[2]分别于1999年和2000年在实验上对自旋极化的光学检测进行了研究。
Fiederling利用自旋极化的发光二极管对自旋极化的光学检测进行了研究，Ohno则是利用EL谱测量光的偏振度，进而确定电子的自旋极化率。
光学方法可以避免其他电学效应的影响。
电学检测是利用半导体/铁磁界面的自旋相关输运性质。
欧姆接触作为集电极在实验上已经实现，为了有效的探测电子的自旋总数，要求从半导体到铁磁体的接触是球形或隧道的[3]。
非平衡自旋总数的化学势的电势测量也是自旋探测技术的一种[4]。
目前，自旋极化电子的高效注入、自旋霍尔效应和自旋流的产生与探测成为自旋电子学中热门的研究专题。
最近实验得出，自旋极化电子从铁磁金属注入到半导体能够获得较高的极化率。
如今，自旋霍尔效应为自旋流的产生与探测提供了新的途径与方法，因其逆自旋霍尔效应能够将自旋流转化为电流，从而使得难以测量的自旋流可以直接用电学方法测量[5]。
利用自旋霍尔效应在半导体中产生自旋流的方法也可以实现自旋电子的注入自旋电子从铁磁物质注入金属也可获得较高的极化率[6]。
在半导体量子结构中，还有自旋产生与注入的其他方式，圆偏振光所激发的自旋转移；铁磁材料向半导体的自旋极化注入；自旋filter效应所导致的自旋极化等等。
[1] FIEDERLING R,REUSCHER G,OSSAU W,et al.Injection and detection of a spin-polarized current in a light-emitting diode[J].Nature,1999,402:787
[2]OHNO Y,YOUNG D K,BESCHOTEN B,et al. Electrical spin injection in a ferromagnetic semiconductor heterostructure[J].Nature,2000,402:790
[3] Rashba E I．Theory of electrical spin injection: Tunnel contacts as a solution of the conductivity mismatch problem.Phys Rev B，2000，62：R16267
[4] Hammar P R，Johnson M．Potentiometric measurements of the spin-split subbands in a two-dimensional electron gas.Phys Rev B，2000，61：7207
[5]鲁楠，刘之景.自旋电子学研究的最新进展. 2010年微纳电子技术第47卷第1期11
[6] HANBICKI A T，KIOSEOGLOU G，HOLUB M A，et a1．Electrical spin injection
from Fe into ZnSe(001) [J]．Appl Phys Lett，2009，94 (8)：082507:1．。