倾斜极化电流驱动的单畴磁性颗粒磁化动力学研究

发布时间：2017-06-23 20:02

  本文关键词：倾斜极化电流驱动的单畴磁性颗粒磁化动力学研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：磁性材料的磁动力学一直是重要课题,其中磁矩翻转更是引起了科学工作者们广泛的关注和讨论,因为磁矩翻转可以被广泛运用到我们实际生活中的磁性存储器中。现如今信息时代发展日新月异,生产生活对磁性存储器的存储速度以及存储密度要求也越来越高,人们对信息存储闪存闪读以及高密度存储技术需求也日益迫切。但实际应用中的磁性材料的磁矩翻转绝对是一个相对复杂的过程,那么使用单轴磁颗粒作为理论或者模拟研究磁矩翻转的对象就可以对实际应用以理论上的指导。在本篇文章之中,主要是利用理论分析以及微磁模拟技术对单轴磁纳米颗粒磁矩翻转性质在两方面进行了深入的探讨以及研究。首先文章对单轴模型下的磁性纳米颗粒磁矩运用的背景以及基本理论知识进行了详细阐述,主要包括对已有重要文献和研究背景发展前景的介绍,磁矩运动理论方程朗道-利夫希茨-吉尔伯特(LLG)方程还有其无量纲球坐标形式的给出,除此之外,除此之外,还有在以LLG方程为基础的对含有自旋力矩项的Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski(LLGS)方程的推导。之后,本文从单轴磁性纳米颗粒磁矩LLG方程出发,利用微磁模拟方法对任意极化角度构型的自旋转移力矩(STT)驱动磁矩翻转性质进行了研究。我们分别在考虑完全的Slonczewski自旋极化g函数形式以及利用P因子代替的简化形式下获得了磁化翻转临界时间以及临界电流和不断增加的倾斜极化角之间的关系。另外,我们还发现并非在所有倾斜角度下考虑完全的Slonczewski自旋极化g函数形式时都可以获得比仅考虑P因子代替的简化形式更高效的结果。这表示自旋极化电子与自由层磁化之间的相互作用也许并不是总是起着促进磁化翻转的作用的。除此之外,本文在基于传统自旋阀的基础上,对有着双层自旋极化层的自旋阀磁矩翻转性质进行了深入研究。利用理论分析以及微磁模拟的方法我们分别获得了磁化翻转临界时间以及临界电流和变化的不同倾斜极化角组态之间的关系,并且发现完全垂直组态是双层倾斜极化自旋阀的最耗能组态,而完全平行组态则是双层倾斜极化自旋阀的最优组态。并且与传统三层自旋阀相比,双层倾斜极化自旋阀在磁化翻转临界电流上可以取得大约65%的降低,这对于在之后STT驱动的磁性器件的设计有着重要的指导作用。文章的最后是对整篇论文的一个总结,并阐述了一些文章中遗留的问题和对其的展望。
【关键词】：磁性颗粒 磁矩翻转 自旋转移力矩 临界电流 临界时间
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O482.54;TB383.1
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 引言10-21
• 1.1 磁场驱动的磁矩翻转10-11
• 1.2 自旋转移矩驱动磁矩翻转11-15
• 1.2.1 巨磁阻效应12-13
• 1.2.2 自旋转移矩效应13-15
• 1.3 自旋阀在原理型和实际器件应用上的典型范例15-19
• 1.3.1 磁性自旋阀在计算机磁读头方面的应用15-16
• 1.3.2 磁性自旋阀在磁敏感传感器方面的应用16
• 1.3.3 磁性自旋阀在磁随机存储器方面的应用16-17
• 1.3.4 磁性自旋阀在磁自旋晶体管以及场效应晶体管方面的应用17-18
• 1.3.5 磁性自旋阀在磁逻辑器件方面的应用18-19
• 1.4 本论文的主要工作19-21
• 第二章 理论基础21-26
• 2.1 铁磁晶体中的相互作用能21-22
• 2.1.1 交换作用能21
• 2.1.2 磁晶各向异性能21-22
• 2.1.3 退磁能22
• 2.1.4 塞曼能22
• 2.2 朗道-利夫希茨-吉尔伯特 (LLG)方程22-25
• 2.3 含自旋转移矩项的LLGS方程25-26
• 第三章 倾斜极化自旋电流驱动下的磁化翻转性质26-35
• 3.1 模型构建26-28
• 3.2 主要结果28-31
• 3.2.1 不同倾斜极化角情况下的磁矩平衡态个数28-29
• 3.2.2 不同倾斜极化角情况下的临界翻转时间29-30
• 3.2.3 不同倾斜极化角情况下的临界翻转电流30-31
• 3.3 考虑退磁能情况下对磁化翻转临界时间和电流的影响31-33
• 3.4 本章小结33-35
• 第四章 双层倾斜极化自旋阀在驱动电流下的磁化转性质35-42
• 4.1 模型构建35-37
• 4.2 主要结果37-41
• 4.2.1 不同倾斜组态情况下的磁化翻转临界电流37-38
• 4.2.2 不同倾斜组态情况下的磁化翻转临界时间38-39
• 4.2.3 第二极化层倾斜方位角对磁化翻转临界时间和电流的影响39-41
• 4.3 本章小结41-42
• 第五章 结论和展望42-45
• 5.1 倾斜极化自旋电流驱动下的磁化翻转性质42-43
• 5.1.1 总结42
• 5.1.2 展望42-43
• 5.2 双层倾斜极化自旋阀在外加驱动电流下的磁化翻转性质43-45
• 5.2.1 总结43
• 5.2.2 总结43-45
• 参考文献45-49
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文及科研成果49-50
• 致谢50-51

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1 王婷;倾斜极化电流驱动的单畴磁性颗粒磁化动力学研究[D];苏州大学;2016年

  本文关键词：倾斜极化电流驱动的单畴磁性颗粒磁化动力学研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：476112