自旋力矩铁磁共振的应用及机理研究

发布时间：2021-07-22 06:55

　　自旋电子学,是同时利用电子的电荷与自旋属性,研究、开发与电子信息技术相关的新原理、新功能与新器件的一门学科。磁记录介质作为信息技术的核心载体,正在经历关键的技术变革。由于磁场的非局域性,借助外部磁场驱动磁记录介质的磁矩翻转往往会导致较高的能耗和较低的稳定度。然而,利用纯自旋流（自旋角动量的定向运动）产生的自旋轨道力矩,可以实现低功耗、快速、可靠的磁化翻转。所以,利用自旋轨道力矩实现局域磁矩的电调控,是未来构建新型高密度、高速度、低能耗信息存储与处理器件的核心技术之一,也是目前自旋电子学研究领域的前沿问题。现在针对自旋轨道力矩的研究,多集中在具有结构对称破缺的磁性异质纳米薄膜系统中。一方面,由于块体材料中的自旋轨道耦合基本上由能带结构决定,只有在异质纳米结构中才能实现自旋轨道耦合的有效调控;另一方面,在异质结构的界面处,存在丰富物理效应和多种自由度的耦合,是产生自旋轨道力矩的重要来源;此外,只有磁性层厚度在纳米量级,才能增强自旋轨道力矩的效果,调控局域磁矩的范围才能比较大。因此,研究不同类型的磁性纳米异质结构中自旋轨道力矩的特点,理解其自旋轨道力矩的机制,是推动自旋轨道力矩效应实用化的关... 

【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：118 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

自旋转移矩诱导磁化强度翻转过程

图 1-4 赛道存储器及读写示意图[60]。者首次在磁性纳米隧道结中实现电流驱AM 研发计划开始付诸实践。除了可以实动，由此诞生了赛道存储器[60]，如图 1-4记录二进制数据，当电流沿着条带流过时通过下一磁畴时由于 STT 作用使该磁畴本东北大学的研究团队已经开发出 128Mns。随着三星、台积电等集成电路厂商在更新，STT-MRAM 有希望在未来逐渐代量、低功耗、非易失磁性存储器奠基[57]。研究的热点问题电流实现了磁化翻转，其写入电流可以电学写入的最佳选项。随着研究深入，

感受到一个等效磁场。这个等效磁场将会把传导电子的自旋磁矩耦合起来，并且使传导电子的自旋磁矩沿着 E p 的方向极化。一般地，通过下面的哈密顿量来描述，( ) RRH E p , (1-9其中 R是 Rashba 系数。Rashba-Edelstein 效应通过界面自旋轨道耦合产生自旋流这一想法最初在研究具有反演对称破缺的纤锌矿型半导体和二维电子气的时候被提出来，随后在过去的十年间扩展到普通金属/铁磁金属双层异质薄膜的研究当中来[58]。Rashba-Edelstein 效应如图 1-10(b)所示，也有相对应的逆 RashbaEdelstein 效应（或者称为自旋电效应）[80]，一个非平衡的自旋积累由于界面的自旋轨道耦合作用也能产生一个电荷流[81]。Manchon 等人对 Rashba 效应及相关的自旋轨道力矩的进展进行了很多研究[82]。1.3 纯自旋流的产生与探测


本文编号：3296675