MgO磁性隧道结中磁动力学及多态存储相关性质研究

发布时间：2020-12-18 17:14

　　自旋电子学———门研究电子自旋输运相关性质的新兴学科,发展至今已历时整三十年,在信息存储、通信、计算、传感以及类神经网络等领域都表现出了广阔的应用前景。自旋电子学的目的在于利用电子的自旋属性设计和开发各种新型功能化材料或自旋电子器件。与传统微电子器件不同,自旋电子器件是通过对电子自旋流的产生、传输、检测以及有效控制来进行设计的新一代电子器件,具有功耗低、集成度高等特点,被认为是后摩尔时代推动技术创新的重要元素。其中,基于磁性隧道结的自旋电子器件,如高灵敏度磁性传感器、磁随机存储器、自旋纳米振荡器以及自旋逻辑器件等,由于具有非常广阔的应用前景,已经成为全世界诸多研究机构以及IBM、三星等科技巨头公司研究关注的重点。它们有的已经被广泛应用于消费电子、智能家电、汽车、工业控制等诸多领域,有的则正被投入巨资和精力开发研究当中。在诸多磁性隧道结体系中,基于MgO隧穿层的磁性隧道结是当前具有最高磁电阻值的隧道结结构,而且其技术相对完善成熟。本论文围绕MgO磁性隧道结,主要从其磁化动力学行为以及非易失多态信息存储两个方向入手开展了一系列工作,主要内容概括如下:（1）CoFeB/MgO/CoFeB磁性... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：145 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－２隧穿磁电阻效应机理示意图

和Ｂｅｒｇ＃４３：！分别预言了金属自旋阀结构中的自旋转移矩效应。他们认为当电流垂??直通过金属自旋阀各层时，其中的磁自由层会受到自旋转移矩的作用，并且当这??些自旋转移矩强度足够大时可以激发磁自由层磁矩的进动甚至是反转。以图１－４??中自旋阀结构为例，当非自旋极化的电流（在此指电子流）从左侧流入铁磁层１??（固定层）时变为自旋极化的电流，其自旋极化方向与铁磁层１磁化方向一致。??当电流继续流经中间非磁层时，若非磁层厚度小于电子自旋扩散长度，则电流仍??５??

（ＡｎｔｉｄａｍｐｉｎｇＴｏｒｑｕｅ）或面内矩（Ｉｎ－ＰｌａｎｅＴｏｒｑｕｅ）等，其表征自由层磁矩Ｍ在??ＳＴＴ作用下受与Ｇｉｌｂｅｒｔ阻尼矩相反的力矩作用，使磁矩进动角度加大甚至磁化??翻转，如图１－５中７＾所示。右侧第二项ｔ＿ｌ则被称为类场矩（Ｆｉｅｌｄ－ｌｉｋｅ?Ｔｏｒｑｕｅ）??或面外矩（Ｏｕｔ－ｏｆ－ＰｌａｎｅＴｏｒｑｕｅ）等，其作用效果类似于有效场，使磁矩绕ｍｐ方??向进动，如图１－５中７ｋ所示。研究表明，在金属自旋阀结构中，类场矩强度远??小于抗阻尼矩，通常可忽略不计［４８＿５（）］。而在基于ＭｇＯ的磁性隧道结中，有实验??结果显示类场矩的强度可达到抗阻尼矩的１０％？３０°／Ｊ５１，５２］。另外需要说明的是，??将自旋转移力矩项ｔｓ？＾直接并入ＬＬＧ方程的这种处理方法，意味着我们默认自??由层是刚性的，即假设了被吸收的横向自旋流所产生的唯一效应就是改变自由层??磁化强度的方向，而忽略了短波磁振子激发、电子与声子通过自旋轨道耦合而发??生的相互作用等影响［５３］。??Ｈ?Ｄａｍｐｉｎｇ??￣—??＾??Ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ?Ｈｉ??ＭｘＨｅ＃?｜?＾?Ｓｐｉｎ?ｔｏｒｑｕｅ??图１－５ＬＬＧＳ方程示意图??对于自旋转移矩效应的研究并不局限于自旋阀和險道结结构中


本文编号：2924317