08.128.7014 Quantum Spintronics

Veranstaltungsdetails

Lehrende/r: apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob

Veranstaltungsart: Vorlesung/Übung

Anzeige im Stundenplan: 08.128.7014

Semesterwochenstunden: 4

Credits: 6,0

Unterrichtssprache: Englisch

Min. | Max. Teilnehmerzahl: - | -

Voraussetzungen / Organisatorisches:
Previous knowledge from Experimental Physics 5c (condensed matter physics) is recommended but not required.

Inhalt:
Topics:

Chapter 1: Overview - Introduction
 

Chapter 2: Fundamentals - single individual magnetic moments.

Units, Magnetic Moments of Atoms, Spin-Orbit Coupling, Hund Rules, Zeeman Splitting

 
Chapter 3: Electronic states and magnetic moments in the periodic potential of solids

Essentials of Bloch theory, tight binding band structure, crystal electric field


Chapter 4: Ensembles of individual magnetic moments

Paramagnetism of localized moments, paramagnetism of conduction electrons, diamagnetism


Chapter 5: Coupled magnetic moments – magnetic ordering

Dipole-Dipole interaction, exchange interaction, Mean field model of ferromagnetism and antiferromagnetism, Band (Stoner) model of ferromagnetism, magnetic excitations (magnons)

 
Chapter 6: Hard Disk Drive – multidomain states and magnetoresistance effects

Micromagnetic energy terms, magnetic domains and domain walls, Stoner Wohlfarth systems, anisotropic magnetoresistance (AMR), giant magnetoresistance (GMR), tunneling magnetoresistance (TMR)

 
Chapter 7: Magnetic Random Access Memory – torques and dynamics

Spin-transfer torque, spin-orbit torque, Landau-Lifshitz-Gilbert equation

 
Chapter 8: Recent developments in quantum spintronics

Logic gates, Neural networks, Skyrmions, antiferromagnetic spintronics, spin quantum bits

Digitale Lehre:
The lecture and exercise will (mainly) be on-site

Termine
Datum Von Bis Raum Lehrende/r
1 Di, 25. Okt. 2022 12:15 13:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
2 Do, 27. Okt. 2022 10:15 11:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
3 Do, 3. Nov. 2022 10:15 11:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
4 Di, 8. Nov. 2022 12:15 13:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
5 Do, 10. Nov. 2022 10:15 11:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
6 Di, 15. Nov. 2022 12:15 13:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
7 Do, 17. Nov. 2022 10:15 11:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
8 Di, 22. Nov. 2022 12:15 13:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
9 Do, 24. Nov. 2022 10:15 11:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
10 Di, 29. Nov. 2022 12:15 13:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
11 Do, 1. Dez. 2022 10:15 11:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
12 Di, 6. Dez. 2022 12:15 13:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
13 Do, 8. Dez. 2022 10:15 11:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
14 Di, 13. Dez. 2022 12:15 13:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
15 Do, 15. Dez. 2022 10:15 11:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
16 Di, 20. Dez. 2022 12:15 13:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
17 Do, 22. Dez. 2022 10:15 11:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
18 Di, 10. Jan. 2023 12:15 13:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
19 Do, 12. Jan. 2023 10:15 11:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
20 Di, 17. Jan. 2023 12:15 13:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
21 Do, 19. Jan. 2023 10:15 11:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
22 Di, 24. Jan. 2023 12:15 13:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
23 Do, 26. Jan. 2023 10:15 11:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
24 Di, 31. Jan. 2023 12:15 13:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
25 Do, 2. Feb. 2023 10:15 11:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
26 Di, 7. Feb. 2023 12:15 13:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
27 Do, 9. Feb. 2023 10:15 11:45 01 525 Seminarraum K apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob
Veranstaltungseigene Prüfungen
Beschreibung Datum Lehrende/r Pflicht
1. Mündliche Prüfung (30 Min) k.Terminbuchung Ja
Übersicht der Kurstermine
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Lehrende/r
apl. Prof. Dr. Gerhard Jakob