磁性隧道結(jié)是自旋電子學(xué)領(lǐng)域的一種核心元件,為了滿足下一代磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器低電流密度翻轉(zhuǎn)、高熱穩(wěn)定性和高密度非易失性存儲(chǔ)的的要求,新型的垂直磁性隧道結(jié)為其發(fā)展提供了可能。近幾年,對垂直磁性隧道結(jié)的研究逐漸增多,但對垂直磁各向異性機(jī)理的研究仍需加強(qiáng)。此外,在垂直磁性隧道結(jié)中隧穿磁電阻效應(yīng)一般都比較小,提升垂直磁性隧道結(jié)的磁電阻效應(yīng)也是人們關(guān)心的另一個(gè)問題。本論文通過第一性原理計(jì)算的方法研究不同異質(zhì)結(jié)構(gòu)的磁各向異性以及垂直磁性隧道結(jié)的磁電阻效應(yīng),主要的研究成果如下:1.對于Co/Graphene和Co/BN異質(zhì)結(jié)構(gòu),研究發(fā)現(xiàn)它們的垂直磁各向異性與單純的Co薄膜相比分別會(huì)提升47.9%和下降19.9%。通過對不同層的磁各向異性分析,發(fā)現(xiàn)界面以及表面的Co原子對Co/Graphene和Co/BN異質(zhì)結(jié)構(gòu)磁各向異性提供了最主要貢獻(xiàn)。進(jìn)一步地,我們探討了應(yīng)力對兩種異質(zhì)結(jié)構(gòu)磁各向異性的影響,結(jié)果顯示壓力達(dá)到-2%后,磁各向異性會(huì)有一個(gè)跳變。產(chǎn)生的原因是此時(shí)Co與Graphene(BN)之間的距離增大到⁴?,Co與Graphene(BN)之間沒有較強(qiáng)的成鍵作用,而是僅僅通過范德華力相...

【文章頁數(shù)】：112 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.11988年A.Fert研究GMR效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：三種不同厚度的[Fe/Cr]多層膜在4.2K溫度下的電阻-磁場曲線

現(xiàn)信息的處理不同，自旋電子學(xué)中對自旋自由度的處理和調(diào)控高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度、提高信息的處理速度、提高數(shù)據(jù)保存的時(shí)間能。自旋電子學(xué)是一門以磁學(xué)、電子學(xué)、信息學(xué)以及材料科學(xué)交叉學(xué)科，其研究的核心內(nèi)容包括自旋的注入、自旋的輸運(yùn)、間的相互轉(zhuǎn)化以及自旋的探測和調(diào)控等相關(guān)問題。般認(rèn)為自旋電子學(xué)起源....

圖1.2GMR結(jié)構(gòu)中兩個(gè)鐵磁層反平行排列與平行排列傳導(dǎo)電子在磁性層中的散射示意圖

吉林大學(xué)博士學(xué)位論文巨磁電阻效應(yīng)與電子的自旋相關(guān)散射有關(guān)。在傳統(tǒng)的非磁性金屬中，傳導(dǎo)電子的散射是與自旋狀態(tài)無關(guān)的，兩種自旋方向不同的電子在傳導(dǎo)過程中的電阻率相同。但在磁性金屬中，傳導(dǎo)電子還會(huì)受到局域磁矩的散射，不同自旋方向的電子具有的能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度不同，如果忽略其他影響，其原理....

圖1.3左圖為4.2K下Fe/Ge/Co多層膜的電導(dǎo)隨著偏壓的依賴關(guān)系，其中Ge層的厚度為10nm

磁性金屬換成絕緣體(Insulator)，則構(gòu)成了磁性隧道結(jié)(MagneticTunnelingJunctions,MTJ)結(jié)構(gòu)。同樣地，在磁性隧道結(jié)中，當(dāng)絕緣體兩側(cè)的磁性層的磁矩呈現(xiàn)平行(parallel)與反平行(antiparallel)排列時(shí)其電阻值有明顯的差別，我們....

圖1.4TMR效應(yīng)Julliere模型的示意圖

吉林大學(xué)博士學(xué)位論文隧穿過程衰減速率也相同，由此可以假定平行態(tài)和反平行態(tài)下的隧穿電導(dǎo)與兩個(gè)電極費(fèi)米面處的電子態(tài)密度的乘積成正比，因此隧穿磁電阻率與電極的極化率有如下關(guān)系：1212121122122111pappapapGGGNNNNPPTM....

本文編號：3958460