自旋電子學(xué)———門研究電子自旋輸運(yùn)相關(guān)性質(zhì)的新興學(xué)科,發(fā)展至今已歷時整三十年,在信息存儲、通信、計(jì)算、傳感以及類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域都表現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。自旋電子學(xué)的目的在于利用電子的自旋屬性設(shè)計(jì)和開發(fā)各種新型功能化材料或自旋電子器件。與傳統(tǒng)微電子器件不同,自旋電子器件是通過對電子自旋流的產(chǎn)生、傳輸、檢測以及有效控制來進(jìn)行設(shè)計(jì)的新一代電子器件,具有功耗低、集成度高等特點(diǎn),被認(rèn)為是后摩爾時代推動技術(shù)創(chuàng)新的重要元素。其中,基于磁性隧道結(jié)的自旋電子器件,如高靈敏度磁性傳感器、磁隨機(jī)存儲器、自旋納米振蕩器以及自旋邏輯器件等,由于具有非常廣闊的應(yīng)用前景,已經(jīng)成為全世界諸多研究機(jī)構(gòu)以及IBM、三星等科技巨頭公司研究關(guān)注的重點(diǎn)。它們有的已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、智能家電、汽車、工業(yè)控制等諸多領(lǐng)域,有的則正被投入巨資和精力開發(fā)研究當(dāng)中。在諸多磁性隧道結(jié)體系中,基于MgO隧穿層的磁性隧道結(jié)是當(dāng)前具有最高磁電阻值的隧道結(jié)結(jié)構(gòu),而且其技術(shù)相對完善成熟。本論文圍繞MgO磁性隧道結(jié),主要從其磁化動力學(xué)行為以及非易失多態(tài)信息存儲兩個方向入手開展了一系列工作,主要內(nèi)容概括如下:（1）CoFeB/MgO/CoFeB磁性... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－２隧穿磁電阻效應(yīng)機(jī)理示意圖

和Ｂｅｒｇ＃４３：！分別預(yù)言了金屬自旋閥結(jié)構(gòu)中的自旋轉(zhuǎn)移矩效應(yīng)。他們認(rèn)為當(dāng)電流垂??直通過金屬自旋閥各層時，其中的磁自由層會受到自旋轉(zhuǎn)移矩的作用，并且當(dāng)這??些自旋轉(zhuǎn)移矩強(qiáng)度足夠大時可以激發(fā)磁自由層磁矩的進(jìn)動甚至是反轉(zhuǎn)。以圖１－４??中自旋閥結(jié)構(gòu)為例，當(dāng)非自旋極化的電流（在此指電子流）從左側(cè)流入鐵磁層１??（固定層）時變?yōu)樽孕龢O化的電流，其自旋極化方向與鐵磁層１磁化方向一致。??當(dāng)電流繼續(xù)流經(jīng)中間非磁層時，若非磁層厚度小于電子自旋擴(kuò)散長度，則電流仍??５??

（ＡｎｔｉｄａｍｐｉｎｇＴｏｒｑｕｅ）或面內(nèi)矩（Ｉｎ－ＰｌａｎｅＴｏｒｑｕｅ）等，其表征自由層磁矩Ｍ在??ＳＴＴ作用下受與Ｇｉｌｂｅｒｔ阻尼矩相反的力矩作用，使磁矩進(jìn)動角度加大甚至磁化??翻轉(zhuǎn)，如圖１－５中７＾所示。右側(cè)第二項(xiàng)ｔ＿ｌ則被稱為類場矩（Ｆｉｅｌｄ－ｌｉｋｅ?Ｔｏｒｑｕｅ）??或面外矩（Ｏｕｔ－ｏｆ－ＰｌａｎｅＴｏｒｑｕｅ）等，其作用效果類似于有效場，使磁矩繞ｍｐ方??向進(jìn)動，如圖１－５中７ｋ所示。研究表明，在金屬自旋閥結(jié)構(gòu)中，類場矩強(qiáng)度遠(yuǎn)??小于抗阻尼矩，通�？珊雎圆挥�(jì)［４８＿５（）］。而在基于ＭｇＯ的磁性隧道結(jié)中，有實(shí)驗(yàn)??結(jié)果顯示類場矩的強(qiáng)度可達(dá)到抗阻尼矩的１０％？３０°／Ｊ５１，５２］。另外需要說明的是，??將自旋轉(zhuǎn)移力矩項(xiàng)ｔｓ？＾直接并入ＬＬＧ方程的這種處理方法，意味著我們默認(rèn)自??由層是剛性的，即假設(shè)了被吸收的橫向自旋流所產(chǎn)生的唯一效應(yīng)就是改變自由層??磁化強(qiáng)度的方向，而忽略了短波磁振子激發(fā)、電子與聲子通過自旋軌道耦合而發(fā)??生的相互作用等影響［５３］。??Ｈ?Ｄａｍｐｉｎｇ??￣—??＾??Ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ?Ｈｉ??ＭｘＨｅ＃?｜?＾?Ｓｐｉｎ?ｔｏｒｑｕｅ??圖１－５ＬＬＧＳ方程示意圖??對于自旋轉(zhuǎn)移矩效應(yīng)的研究并不局限于自旋閥和險(xiǎn)道結(jié)結(jié)構(gòu)中


本文編號：2924317