耦合型自旋波功能器件

发布时间：2021-05-11 23:14

　　低能耗与高集成度间的矛盾限制了集成电路未来的发展,传统的基于电荷输运的CMOS器件技术已经逼近其本征极限。自旋波因其波长短、超低能量损耗的特点被认为是下一代信息载体的有力竞争者之一。基于自旋波的信息处理器件由于其利用波动特性工作的本质,被认为不仅有望实现多信道数据并行处理的传统布尔逻辑运算,还可能应用于如人工神经网络等领域所需的非布尔逻辑运算。在众多自旋波信息处理器件中,耦合型自旋波功能器件作为其它自旋波功能器件间的高效、可控连接,其研究成为了业界的研究热点。本论文在对目前耦合型自旋波功能器件发展动态的综述与分析基础上,针对现有可重构自旋波定向耦合器件在功能切换手段存在的不足,提出利用电流诱导的自旋-轨道矩（SOT）实现定向耦合器的功能、工作频率的动态切换。主要研究工作包括:利用理论分析和微磁学模拟方法研究了自旋波定向耦合器的基本工作原理,探究了自旋波定向耦合器相对磁化状态的改变对器件耦合效率的影响;采用微磁学模拟方法,提出了基于SOT翻转磁化状态实现的可重构自旋波定向耦合器模型,系统地研究了电流密度大小和电流脉冲施加时间对提出的定向耦合器磁化状态翻转过程及结果的影响;对实际应用中可能... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 基于电、磁场调控的自旋波定向耦合器件
        1.2.2 基于磁状态改变的可重构自旋波定向耦合器件
        1.2.3 其他耦合型自旋波功能器件
    1.3 面临的挑战及未来的发展方向
    1.4 本论文的结构安排
第二章 磁化动力学与微磁学模拟方法
    2.1 磁化强度矢量的动力学方程
    2.2 有效场的求解
        2.2.1 交换作用能
        2.2.2 静磁能
        2.2.3 各向异性能
        2.2.4 Zeeman能
    2.3 磁矩的进动形式
        2.3.1 磁矩的一致进动
        2.3.2 磁矩的非一致进动——自旋波
    2.4 微磁学模拟
        2.4.1 微磁学计算原理及方法
        2.4.2 OOMMF简介
        2.4.3 MuMax3 简介
    2.5 自旋波的色散关系
        2.5.1 薄膜中自旋波的色散关系
        2.5.2 纵向磁化微观波导中自旋波的色散关系
    2.6 本章小结
第三章 MFA:多进程加速的多类型傅里叶分析软件
    3.1 MFA的组成结构
        3.1.1 数据重组织模块
        3.1.2 傅里叶变换计算模块
    3.2 计算结果正确性的验证
    3.3 软件性能验证
    3.4 本章小结
第四章 自旋波定向耦合器的工作原理
    4.1 耦合波导模型
    4.2 自旋波定向耦合器的基本工作原理
    4.3 耦合波导相对磁化状态对耦合效率的影响
    4.4 本章小结
第五章 基于自旋-轨道矩的可重构自旋波定向耦合器
    5.1 基于自旋-轨道矩的可重构自旋波定向耦合器的结构
    5.2 使用自旋-轨道矩翻转定向耦合器的磁化状态
        5.2.1 电流诱导的自旋-轨道矩效应
        5.2.2 自旋-轨道矩与自旋转移矩间数值转换的推导
        5.2.3 电流密度对定向耦合器磁化状态翻转的影响
        5.2.4 电流施加时间对定向耦合器磁化状态翻转的影响
    5.3 功能和工作频率均可重构的定向耦合器的实现
    5.4 实际应用中可能出现的问题的解决方案
        5.4.1 引入图形化凹槽钉扎耦合波导中的磁畴壁
        5.4.2 阻尼系数增加时定向耦合器的工作情况
        5.4.3 重金属层引起的射频传播调制对定向耦合器的影响
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3182283