垂直各向异性FeNiB/MgO薄膜的巨大隧穿磁电阻和磁化状态的调控

发布时间：2023-05-12 21:35

　　具有高垂直磁各向异性(PMA),大隧穿磁电阻(TMR)的垂直磁性隧道结(P-MTJ)材料是保证磁性随机存储器(MRAM)不断发展的基础。在以自旋转移力矩(ST)和P-MTJ为核心的ST-MRAM日益成熟的今天,如何进一步提高磁化翻转速度以及如何降低能耗是MRAM发展的不懈追求,同时结合自旋轨道力矩(SOT)和P-MTJ的SOT-MRAM和斯格明子(Skyrmion)的研究也是未来信息存储发展的新方向。关于自旋阀结构中铁磁层在磁化翻转过程中的动力学研究也是目前的一个很有活力的研究方向。本论文围绕新型垂直各向异性材料的探索及其自旋状态的调控开展研究工作,主要结果如下:(1)利用磁控溅射的方法制备Mo/FeNiB/MgO异质结构薄膜及其倒置结构MgO/FeNiB/Mo薄膜,FeNiB厚度在一定的厚度范围内均表现出大的PMA,且异质结具有高的热稳定性。在Mo/FeNiB(1.2 nm)/MgO和MgO/FeNiB(1.5 nm)/Mo中,经400℃真空退火后其有效PMA场约为5 kOe,保证了良好的自发垂直磁化,可与CoFeB/MgO体系相媲美。值得注意的是,无论是在连续薄膜还是微加工后的器件...

【文章页数】：126 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 磁电阻效应及其应用
        1.1.1 各向异性磁电阻(AMR)
        1.1.2 巨磁电阻效应(GMR)和自旋阀(Spin Valve)
        1.1.3 隧穿磁电阻(TMR)和磁性隧道结(MTJ)
        1.1.4 霍尔效应
    1.2 垂直磁各向异性
        1.2.1 垂直磁各向异性的发展历史
        1.2.2 垂直磁各向异性的起源
        1.2.3 垂直磁性隧道结
    1.3 自旋-轨道力矩
        1.3.1 自旋-轨道力矩简介
        1.3.2 自旋-轨道力矩研究方法
        1.3.3 自旋轨道力矩导致的磁化状态的翻转
    1.4 斯格明子
        1.4.1 Dzyaloshinskii-Moriya相互作用
        1.4.2 室温斯格明子的产生与调控
    1.5 铁磁共振简介
    1.6 本论文的研究思路与结构
第2章 薄膜的制备与表征
    2.1 薄膜的制备方法
        2.1.1 磁控溅射原理
        2.1.2 本实验所用到的磁控溅射系统
    2.2 薄膜样品的后退火处理
    2.3 薄膜的微纳加工
    2.4 薄膜的表征方法
        2.4.1 薄膜成分的分析
        2.4.2 薄膜厚度的测量
        2.4.3 磁性及电性测量
        2.4.4 铁磁共振测量
第3章 Mo/FeNiB/MgO基磁性隧道结的垂直磁各向异性与隧穿磁电阻研究
    3.1 引言
    3.2 实验方法
    3.3 结果与讨论
    3.4 本章小结
第4章 FeNiB/MgO垂直磁性薄膜的电流诱导磁化翻转与磁性斯格明子的产生与调控
    4.1 FeNiB/MgO基垂直磁性薄膜的电流诱导磁化翻转
        4.1.1 引言
        4.1.2 实验方法
        4.1.3 结果讨论
        4.1.4 小结
    4.2 FeNiB/MgO体系中磁性斯格明子的产生与调控
        4.2.1 引言
        4.2.2 实验方法
        4.2.3 结果讨论
        4.2.4 小结
第5章 自旋阀与磁性隧道结中的动力学研究
    5.1 引言
    5.2 实验方法
    5.3 结果与讨论
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
致谢
个人简历及发表文章目录



本文编号：3814673