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《拓扑磁性材料与器件原理》围绕拓扑磁性材料与器件原理展开介绍，从拓扑磁学的起源、拓扑磁性材料的分类及其发展历程出发，深入阐释拓扑磁学及器件，重点介绍拓扑磁结构表征以及器件工作原理等内容，期望对读者理解和掌握拓扑磁学和拓扑磁性材料的基础理论、解决关键科学问题，以及从事相关领域的研究有所帮助。
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目录序前言第1章 绪论 1第2章 体拓扑磁性材料 32.1 简介 32.2 斯格明子和相关的拓扑自旋织构 52.2.1 斯格明子、反斯格明子、磁半子和刺猬晶格的定义及其拓扑性 52.2.2 晶格与粒子图像 72.2.3 磁相互作用 92.3 手性磁体 132.3.1 MnSi和Fe1.xCoxSi 142.3.2 MnGe和MnSi1.xGex 182.3.3 β-Mn型的Co-Zn-Mn 合金 202.3.4 Cu2OSeO3 242.3.5 D2d 晶体：逆哈斯勒合金 Mn-Pt-Sn 252.4 极性磁体 282.4.1 GaV4S8 和 GaV4Se8 282.4.2 VOSe2O5 302.4.3 异质结界面：Co/Pt、SrRuO3/SrIrO3和磁性拓扑绝缘体 312.5 阻挫磁体 352.5.1 钆化合物：Gd2PdSi3、Gd3Ru4Al12和GdRu2Si2 352.5.2 钙钛矿氧化物：SrFeO3 38参考文献 40第3章 拓扑磁性薄膜 573.1 磁性薄膜中的磁畴壁 573.2 磁性薄膜中的界面 DM 相互作用.603.3 磁性薄膜中的手性畴壁结构 653.4 界面DM相互作用相关的物理效应及其测量 703.5 磁性薄膜中的拓扑手性调控 743.6 本章小结 79参考文献 79第4章 二维拓扑磁性材料 844.1 二维拓扑磁性材料简介.844.1.1 二维磁性材料 844.1.2 二维磁性材料中的DM相互作用与拓扑磁结构 864.1.3 二维拓扑磁结构调控及单赛道斯格明子基逻辑门 884.2 拓扑(反)磁半子 904.2.1 磁半子的自旋构型和拓扑荷 904.2.2 磁半子的实验发现 91参考文献 94第5章 非DM相互作用的拓扑磁结构 1015.1 人工拓扑磁结构 1015.1.1 人工二维斯格明子晶体的理论构建 1015.1.2 人工二维斯格明子晶体的实验制备 1135.1.3 人工斯格明子晶体激发模式的微磁学模拟研究 1245.1.4 小结 1295.2 阻挫.1305.2.1 阻挫体系中的磁相互作用 1315.2.2 典型阻挫体系的拓扑磁结构 1355.3 LSMO类 1395.3.1 磁泡的形成机制简介 1395.3.2 LSMO类拓扑磁结构的实验观察和争议 141参考文献 146第6章 拓扑磁结构表征 1526.1 洛伦兹透射电镜 1526.1.1 洛伦兹模式磁畴成像原理 1536.1.2 洛伦兹菲涅耳模式磁畴结构解析方法和举例 1556.1.3 离轴电子全息方法磁畴成像原理及应用 1576.1.4 微分相位衬度技术磁畴成像原理及应用 1606.1.5 四维扫描透射技术磁畴成像原理及应用 1636.2 光发射电子显微镜 1666.2.1 光发射电子显微镜的工作原理及衬度机制 1666.2.2 光发射电子显微镜在磁成像技术中的运用 1676.3 自旋极化低能电子显微镜 1736.3.1 自旋极化低能电子显微镜的工作原理及仪器介绍 1746.3.2 自旋极化低能电子显微镜在磁成像中的应用 1786.3.3 自旋极化低能电子显微镜表征拓扑磁结构的研究前景 1826.4 扫描透射 X 射线显微镜 1836.4.1 扫描透射 X 射线显微镜的工作原理.1836.4.2 扫描透射 X 射线显微镜表征拓扑磁结构的实例 1846.4.3 扫描透射 X 射线显微镜表征拓扑磁结构的研究前景 1856.5 中子散射技术 1866.5.1 引言 1866.5.2 小角中子散射的基本原理 1876.5.3 小角中子散射在拓扑磁性研究中的应用 1926.5.4 极化中子反射的基本原理 1956.5.5 极化中子反射在拓扑磁性研究中的应用 1986.5.6 小结 2046.6 磁力显微镜 2056.6.1 磁力显微镜的工作原理 2056.6.2 磁力显微镜在拓扑磁结构研究中的应用 2086.6.3 磁力显微镜在拓扑磁结构表征中的应用前景 2106.7 磁光克尔显微镜 2106.7.1 磁光克尔显微镜的工作原理 2106.7.2 磁光克尔显微镜观察拓扑磁结构 2136.7.3 磁光克尔显微镜在拓扑磁结构表征中的应用前景 2156.8 自旋极化扫描隧道显微镜 2156.8.1 自旋极化扫描隧道显微镜简介 2156.8.2 采用自旋极化扫描隧道显微镜技术表征和操控斯格明子结构 2216.9 扫描金刚石氮–空位色心显微镜 2266.9.1 扫描金刚石氮–空位色心显微镜的工作原理 2266.9.2 扫描金刚石氮–空位色心显微镜在拓扑磁结构研究中的应用 229参考文献 236第7章 拓扑磁结构的调控 2497.1 拓扑磁结构理论预测与分类 2497.2 拓扑磁结构的磁场、温度调控 2517.2.1 布洛赫型斯格明子的磁场、温度调控 2517.2.2 奈尔型斯格明子的磁场、温度调控 2537.2.3 反斯格明子的磁场、温度调控 2547.2.4 磁束子的产生 2557.3 电流诱导的斯格明子产生、湮灭和运动 2567.3.1 电流诱导的斯格明子产生及湮灭 2567.3.2 电流驱动斯格明子运动 2587.4 磁浮子与磁束子的动力学特性 2637.4.1 磁浮子动力学 2637.4.2 磁束子动力学 264参考文献 265第8章 拓扑磁性材料中的输运性质 2738.1 磁性材料的基本输运性质 2738.2 演生电磁场与拓扑磁结构 2758.2.1 贝里相位与贝里*率 2758.2.2 演生电磁场与标量自旋手性 2778.3 拓扑磁结构相关的输运现象 2808.3.1 拓扑霍尔效应与拓扑自旋霍尔效应 2808.3.2 非共线磁电阻、非共线霍尔效应与手性霍尔效应 2848.3.3 磁结构的高阶输运响应 2898.4 本章小结 294参考文献 294第9章 拓扑磁学计算与模拟 2989.1 二维拓扑磁性材料 2989.1.1 微磁学基本理论 3019.1.2 数值模拟方法和编程 3139.1.3 模拟计算软件 3189.1.4 特殊材料处理 3229.1.5 原子尺度模拟及有限温度微磁学 3289.2 **性原理计算磁相互作用 3369.2.1 引言 3369.2.2 DM 相互作用 3369.2.3 磁各向异性能 3439.2.4 交换相互作用能 3469.2.5 小结与展望 349参考文献 349第10章 器件设计与工作原理 36210.1 畴壁赛道存储器 36210.1.1 畴壁赛道存储器简介 36310.1.2 畴壁赛道存储器的主要体系 37010.1.3 基于磁畴壁的各类器件 38210.1.4 畴壁赛道存储器的发展展望 38810.2 斯格明子赛道存储器 38810.2.1 斯格明子赛道存储器工作原理 38810.2.2 合成反铁磁、亚铁磁和反铁磁斯格明子赛道存储器 39710.2.3 其他类型斯格明子赛道存储器 39810.3 斯格明子逻辑器件 39910.3.1 斯格明子晶体管 39910.3.2 斯格明子二极管 40110.3.3 斯格明子逻辑门 40310.4 斯格明子微波器件 40610.4.1 斯格明子振荡器 40610.4.2 斯格明子微波探测器 40810.4.3 斯格明子混频器 40910.5 基于斯格明子的非传统计算器件 41010.5.1 斯格明子随机数生成器 41010.5.2 斯格明子重洗牌器 41310.5.3 斯格明子神经计算器件 414参考文献 419第11章 磁性拓扑体系中的拓扑电子与磁结构 43111.1 磁性拓扑电子与物性 43111.1.1 磁性外尔费米子 43111.1.2 磁性拓扑半金属 43211.1.3 磁性外尔半金属的物性 43411.1.4 非共线磁结构相关的非传统横向输运 43611.2 拓扑电子与非共线磁的相互调制 43711.2.1 外尔电子诱导的等效磁场与电导 43711.2.2 磁性外尔体系中的高效磁畴翻转 44011.3 本章小结与展望 444参考文献 444第12章 总结与展望 448
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