·圍繞集成電路科學與工程一級學科建設，結合當前產業和技術需求組織內容；·追蹤全球研究前沿，介紹新的自旋電子學知識體繫；·緊密結合產業實踐，融入作者團隊前沿實驗室的新產業化成果

●第1章自旋電子的起源及發展歷程
1．1自旋電子的起源
1．1．1電子的發現
1．1．2電子自旋的發現
1．1．3磁性與自旋
1．2自旋電子的發展歷程
1．2．1自旋電子的早期應用
1．2．2自旋電子的大規模應用
1．2．3自旋芯片的近期新發展
1．3本章小結
思考題
參考文獻
第2章巨磁阻效應及器件
2．1巨磁阻效應原理
2．1．1巨磁阻效應的發現
2．1．2巨磁阻效應的理論模型
2．2巨磁阻效應器件
2．2．1自旋閥器件
2．2．2電流垂直於平面型器件
2．3本章小結
思考題
參考文獻
第3章隧穿磁阻效應及器件
3．1隧穿磁阻效應
3．1．1隧穿磁阻效應的發現
3．1．2隧穿磁阻效應的理論模型
3．2面內磁各向異性磁隧道結器件
3．2．1磁各向異性的機理
3．2．2基於Al-O勢壘的磁隧道結
3．2．3基於MgO勢壘的磁隧道結
3．2．4面內磁各向異性磁隧道結基本結構及性能優化
3．3垂直磁各向異性磁隧道結器件
3．3．1垂直磁各向異性的發展
3．3．2垂直磁各向異性磁隧道結基本結構及性能優化
3．4本章小結
思考題
參考文獻
第4章自旋轉移矩效應及器件
4．1自旋轉移矩效應
4．1．1磁動力學原理及其發展歷程
4．1．2自旋轉移矩效應的原理
4．1．2自旋轉移矩效應的實驗驗證
4．2自旋轉移矩器件
4．2．1基於面內磁各向異性的磁隧道結
4．2．2基於垂直磁各向異性的磁隧道結
4．2．3新型自旋轉移矩器件結構優化
4．3本章小結
思考題
參考文獻
第5章自旋軌道矩效應及器件
5．1自旋軌道矩效應
5．1．1自旋軌道耦合
5．1．2自旋霍爾效應
5．1．3Rashba-Edelstein效應
5．1．4自旋軌道矩翻轉的微觀機理
5．1．5自旋軌道矩與自旋轉移矩的協同效應
5．2自旋軌道矩器件的關鍵材料
5．2．1非磁性重金屬
5．2．2反鐵磁性金屬
5．2．3拓撲絕緣體
5．3自旋軌道矩器件
5．3．1面內磁各向異性自旋軌道矩器件
5．3．2面內雜散場輔助的自旋軌道矩器件
5．3．3交換偏置場輔助的自旋軌道矩器件
5．3．4自旋軌道矩與自旋轉移矩協同器件
5．3．5自旋軌道矩與電壓調控磁各向異性協同器件
5．4本章小結
思考題
參考文獻
第6章自旋納米振蕩器
6．1自旋納米振蕩器的基本知識
6．1．1自旋納米振蕩器的物理機理
6．1．2自旋納米振蕩器的基本結構
6．1．3自旋納米振蕩器的振蕩模式
6．2自旋納米振蕩器的工作原理
6．2．1自旋納米振蕩器的基礎性能
6．2．2自旋納米振蕩器的同步特性
6．3基於自旋納米振蕩器的潛在應用
6．2．1基於自旋納米振蕩器的類腦計算
6．2．2基於自旋納米振蕩器的其他潛在應用
6．4自旋納米振蕩器存在的問題與解決方案
6．4．1自旋納米振蕩器的性能瓶頸
6．4．2自旋納米振蕩器集成電路設計的復雜性
6．5本章小結
思考題
參考文獻
第7章斯格明子
7．1斯格明子背景介紹
7．1．1斯格明子的定義與拓撲穩定性
7．1．2斯格明子的發現過程
7．1．3斯格明子的研究意義
7．2斯格明子的研究方法
7．2．1斯格明子的微磁學仿真計算
7．2．2斯格明子表征的相關實驗技術
7．3斯格明子的材料體繫
7．3．1手性磁體
7．3．2磁性薄膜
7．3．3二維範德瓦爾斯材料
7．4斯格明子電子學的物理基礎
7．4．1斯格明子的產生
7．4．2斯格明子的輸運
7．4．3斯格明子的檢測
7．5斯格明子電子器件概念及應用
7．5．1基於斯格明子的傳統器件
7．5．2基於斯格明子的新型計算器件
7．6斯格明子電子學未來的發展與挑戰
7．7本章小結
思考題
參考文獻
第8章自旋芯片電路設計及仿真
8．1自旋電子器件建模與驗證
8．1．1物理模塊
8．1．2模型構架
8．1．3模型仿真驗證
8．2自旋電子器件工藝設計包
8．2．1庫
8．2．2工藝文件
8．2．3版圖驗證文件
8．2．4庫
8．31KB磁存儲器電路的設計與仿真驗證
8．3．1繫統架構
8．3．2核心模塊電路
8．3．3功能仿真驗證
8．4本章小結
思考題
參考文獻
第9章自旋芯片特種設備及工藝
9．1器件制備工藝概述
9．1．1巨磁阻器件制備工藝
9．1．2磁隧道結器件制備工藝
9．2膜堆制備設備及工藝
9．2．1超高真空磁控濺射設備及工藝
9．2．2磁場退火設備及工藝
9．3圖形轉移設備及工藝
9．3．1光刻設備及工藝
9．3．2刻蝕設備及工藝
9．4器件片上集成工藝
9．4．1磁隧道結前處理工藝
9．4．2磁隧道結後處理工藝
9．5本章小結
思考題
參考文獻
第10章自旋芯片測試及表征技術
10．1磁性表征
10．1．1磁強計
10．1．2磁光克爾測量儀
10．1．3鐵磁共振表征技術
10．1．4時間分辨磁光克爾測量儀
10．1．5磁光克爾顯微成像及磁疇動力學表征
10．1．6布裡淵光散射裝置
10．1．7X射線磁圓二色譜
10．2自旋電子學表征技術
10．2．1自旋輸運測試
10．2．2磁動態超快電學特性表征技術
10．2．3自旋電子器件中的磁疇動力學表征
10．3自旋芯片表征
10．3．1晶圓級多維度磁場探針臺
10．3．2電流面內隧穿測試儀
10．4本章小結
思考題
參考文獻
第11章磁傳感芯片及應用
11．1磁傳感芯片基礎
11．1．1
11．1．2惠斯通電橋結構
11．1．3傳感器電路
11．2磁傳感芯片中的噪聲
11．2．1噪聲來源
11．2．2降噪方法
11．3磁傳感芯片應用
11．3．1電子羅盤
11．3．2轉速檢測
11．3．3電流檢測
11．3．4生物醫學檢測
11．4本章小結
思考題
參考文獻
第12章大容量磁記錄技術
12．1硬盤存儲技術的發展
12．1．1水平磁記錄與垂直磁記錄
12．1．2硬盤磁頭
12．1．3大容量存儲面臨的挑戰
12．2微波輔助磁記錄
12．2．1微波輔助磁翻轉效應
12．2．2磁記錄繫統的結構
12．2．3磁記錄繫統的設計及優化
12．3熱輔助磁記錄
12．3．1熱輔助磁記錄基本原理
12．3．2磁記錄繫統的結構
12．3．3磁記錄繫統的設計與優化
12．4本章小結
思考題
參考文獻
第13章磁隨機存儲芯片及應用
13．1磁隨機存儲器的發展及現狀
13．2磁場寫入磁隨機存儲芯片
13．2．1磁場寫入方法及原理
13．2．2主要應用場景
13．2．3發展現狀與未來展望
13．3自旋轉移矩磁隨機存儲芯片
13．3．1發展歷程
13．3．2主要應用場景
13．3．3發展現狀與未來展望
13．4自旋軌道矩磁隨機存儲芯片
13．4．1寫入機理
13．4．2設計難點
13．4．3工藝挑戰
13．4．4現狀與展望
13．5本章小結
思考題
參考文獻
第14章自旋計算器件與芯片
14．1存算一體技術
14．1．1存算一體技術簡介
14．1．2存算一體技術方案與挑戰
14．1．3自旋存算一體技術
14．2自旋類腦器件及芯片
14．2．1自旋類腦器件
14．2．2類腦計算模型
14．2．3類腦計算芯片
14．3磁旋邏輯器件
14．3．1磁旋邏輯器件的基本結構
14．3．2基於磁電耦合效應的信息寫入
14．3．3基於逆自旋霍爾效應的信息讀取
14．3．4磁旋邏輯建模和仿真驗證
14．3．5磁旋邏輯器件展望
14．4本章小結
思考題
參考文獻

自旋電子學是凝聚態物理學、物理電子學、微電子學、固體電子學等多學科交叉的一門新興學科，目前已經成為信息科學與技術領域的重要組成部分。利用對電子自旋屬性的控制以及電子自旋的諸多效應可以設計電子器件。例如，基於巨磁阻效應的自旋電子器件在硬盤上作為磁頭的廣泛使用，使硬盤容量在過去20年的增長超過10萬倍，巨磁阻效應的發現者法國科 學家阿爾貝·費爾（Albert Fert）和德國科 學家彼得·格林貝格（Peter Grünberg）也因此於2007年被授予諾貝爾物理學獎。本書基於自旋電子學領域近15年快速發展所取得的重要研究成果，力求前瞻性和繫統性，內容涵蓋從物理機理到電子器件、從特種設備到加工工藝、從芯片設計到應用場景的相關知識。全書共14章，主要包括自旋電子的起源及發展歷程、巨磁阻效應及器件、隧穿磁阻效應及器件、自旋轉移矩效應及器件、自旋軌道矩效應及器件、自旋納米振蕩器、斯格明子、自旋芯片電路等

趙巍勝,張博宇,彭守仲 編