具有高垂直磁各向異性(PMA),大隧穿磁電阻(TMR)的垂直磁性隧道結(jié)(P-MTJ)材料是保證磁性隨機存儲器(MRAM)不斷發(fā)展的基礎。在以自旋轉(zhuǎn)移力矩(ST)和P-MTJ為核心的ST-MRAM日益成熟的今天,如何進一步提高磁化翻轉(zhuǎn)速度以及如何降低能耗是MRAM發(fā)展的不懈追求,同時結(jié)合自旋軌道力矩(SOT)和P-MTJ的SOT-MRAM和斯格明子(Skyrmion)的研究也是未來信息存儲發(fā)展的新方向。關(guān)于自旋閥結(jié)構(gòu)中鐵磁層在磁化翻轉(zhuǎn)過程中的動力學研究也是目前的一個很有活力的研究方向。本論文圍繞新型垂直各向異性材料的探索及其自旋狀態(tài)的調(diào)控開展研究工作,主要結(jié)果如下:(1)利用磁控濺射的方法制備Mo/FeNiB/MgO異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜及其倒置結(jié)構(gòu)MgO/FeNiB/Mo薄膜,FeNiB厚度在一定的厚度范圍內(nèi)均表現(xiàn)出大的PMA,且異質(zhì)結(jié)具有高的熱穩(wěn)定性。在Mo/FeNiB(1.2 nm)/MgO和MgO/FeNiB(1.5 nm)/Mo中,經(jīng)400℃真空退火后其有效PMA場約為5 kOe,保證了良好的自發(fā)垂直磁化,可與CoFeB/MgO體系相媲美。值得注意的是,無論是在連續(xù)薄膜還是微加工后的器件...

【文章頁數(shù)】：126 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 磁電阻效應及其應用
        1.1.1 各向異性磁電阻(AMR)
        1.1.2 巨磁電阻效應(GMR)和自旋閥(Spin Valve)
        1.1.3 隧穿磁電阻(TMR)和磁性隧道結(jié)(MTJ)
        1.1.4 霍爾效應
    1.2 垂直磁各向異性
        1.2.1 垂直磁各向異性的發(fā)展歷史
        1.2.2 垂直磁各向異性的起源
        1.2.3 垂直磁性隧道結(jié)
    1.3 自旋-軌道力矩
        1.3.1 自旋-軌道力矩簡介
        1.3.2 自旋-軌道力矩研究方法
        1.3.3 自旋軌道力矩導致的磁化狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)
    1.4 斯格明子
        1.4.1 Dzyaloshinskii-Moriya相互作用
        1.4.2 室溫斯格明子的產(chǎn)生與調(diào)控
    1.5 鐵磁共振簡介
    1.6 本論文的研究思路與結(jié)構(gòu)
第2章 薄膜的制備與表征
    2.1 薄膜的制備方法
        2.1.1 磁控濺射原理
        2.1.2 本實驗所用到的磁控濺射系統(tǒng)
    2.2 薄膜樣品的后退火處理
    2.3 薄膜的微納加工
    2.4 薄膜的表征方法
        2.4.1 薄膜成分的分析
        2.4.2 薄膜厚度的測量
        2.4.3 磁性及電性測量
        2.4.4 鐵磁共振測量
第3章 Mo/FeNiB/MgO基磁性隧道結(jié)的垂直磁各向異性與隧穿磁電阻研究
    3.1 引言
    3.2 實驗方法
    3.3 結(jié)果與討論
    3.4 本章小結(jié)
第4章 FeNiB/MgO垂直磁性薄膜的電流誘導磁化翻轉(zhuǎn)與磁性斯格明子的產(chǎn)生與調(diào)控
    4.1 FeNiB/MgO基垂直磁性薄膜的電流誘導磁化翻轉(zhuǎn)
        4.1.1 引言
        4.1.2 實驗方法
        4.1.3 結(jié)果討論
        4.1.4 小結(jié)
    4.2 FeNiB/MgO體系中磁性斯格明子的產(chǎn)生與調(diào)控
        4.2.1 引言
        4.2.2 實驗方法
        4.2.3 結(jié)果討論
        4.2.4 小結(jié)
第5章 自旋閥與磁性隧道結(jié)中的動力學研究
    5.1 引言
    5.2 實驗方法
    5.3 結(jié)果與討論
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
參考文獻
致謝
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本文編號：3814673