基于自旋轉(zhuǎn)移矩效應(yīng)的新一代非易失性磁存儲(chǔ)器融合了動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的低成本、靜態(tài)存儲(chǔ)器的高速讀寫性能、閃存的非易失性三者的優(yōu)勢，并且可以彌補(bǔ)第一代磁電阻式存儲(chǔ)技術(shù)的主要缺點(diǎn)，滿足了人們對(duì)信息存儲(chǔ)器件的高密度、大容量、高速度、低成本和微小型化等眾多要求，因而成為未來固態(tài)多用途數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件的強(qiáng)有力的候選者。隨著磁性隧道結(jié)制作工藝的快速發(fā)展，研究磁隧道結(jié)自旋轉(zhuǎn)移矩磁存儲(chǔ)器在尺寸進(jìn)一步減小、具有良好熱穩(wěn)定性等條件下如何改善磁矩的動(dòng)態(tài)特性，如降低寫入電流密度、提高翻轉(zhuǎn)速度，是十分迫切的需要，而且具有重要意義。 本文基于Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski(LLGS)方程的宏自旋模型的模擬，對(duì)磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的自旋轉(zhuǎn)移矩磁存儲(chǔ)器的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了研究， 具體工作如下： 1.詳細(xì)介紹了描述磁矩進(jìn)動(dòng)理論模型的發(fā)展，并給出各動(dòng)態(tài)方程的推導(dǎo)。特別對(duì)宏自旋模型中包含的每一項(xiàng)給出物理解釋。 2.研究了在自由層厚度影響下的界面垂直各向異性和初始磁矩偏角，對(duì)水平CoFeB/MgO磁隧道結(jié)閾值翻轉(zhuǎn)電流密度、翻轉(zhuǎn)時(shí)間動(dòng)態(tài)特性的影響。結(jié)果顯示，由于界面垂直各向異性隨著自由層厚度的減小而增大，閾值翻轉(zhuǎn)電流密度和翻轉(zhuǎn)時(shí)間會(huì)明顯的降低，當(dāng)磁矩的偏角隨厚度的減小而增大時(shí)，翻轉(zhuǎn)的動(dòng)態(tài)特性會(huì)進(jìn)一步優(yōu)化，在閾值翻轉(zhuǎn)電流密度和翻轉(zhuǎn)時(shí)間上都有體現(xiàn)。 3.研究了磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)中類場自旋轉(zhuǎn)移矩項(xiàng)對(duì)磁矩翻轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)特性的影響。結(jié)果顯示，類場自旋轉(zhuǎn)移矩項(xiàng)與Slonczewski項(xiàng)相同正負(fù)變化時(shí)，類場自旋轉(zhuǎn)移矩項(xiàng)將促使磁矩翻轉(zhuǎn)，而使翻轉(zhuǎn)電流密度減小，翻轉(zhuǎn)速度加快；反之，則對(duì)翻轉(zhuǎn)起到阻礙作用。類場自旋轉(zhuǎn)移矩項(xiàng)越大，起到的促進(jìn)或阻礙作用越大。隨后，考慮了室溫下熱擾動(dòng)場的作用，結(jié)果表明，熱擾動(dòng)場的存在將有助于磁化翻轉(zhuǎn)。
【學(xué)位單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TP333
【部分圖文】：

太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文T-MRAM 和傳統(tǒng)的 MRAM 的工作原理如圖 1-1，它們的共同結(jié)構(gòu)是。電和磁轉(zhuǎn)化的過程就是磁性物質(zhì)存儲(chǔ)信息的本質(zhì)。讀出時(shí)，將磁變穿磁阻效應(yīng)；寫入時(shí)，對(duì)于傳統(tǒng) MRAM，帶有邏輯信息的電流流過空間形成環(huán)形磁場，磁場作用于 MTJ 鐵磁體上。方向不同的電流，向也隨之不同；對(duì)于 STT-MRAM，利用電子的自旋與磁矩之間的作效應(yīng)，通過電流直接實(shí)現(xiàn)磁隧道結(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。前者的記錄方式顯然不是流產(chǎn)生的磁場散布于空間中，僅有小部分作用到 MTJ 上。相比之下，ST效的方法。

圖 2-1：（a）磁矩在無阻尼下圍繞有效場的進(jìn)動(dòng)；（b）磁矩在有阻尼下向著低能平衡態(tài)的進(jìn)動(dòng)Fig.2-1: (a) The magnetization precesses around the locale effective field without damping.(b) The magnetization precession with damping term towards the low energy equilibrium state2.3 Landau-Lifshitz-Gilbert 方程1955 年，Gilbert 提出了一個(gè)原理不同的描述磁化進(jìn)動(dòng)的方法[16]。由于保守方程（2-10可以從拉格朗日公式導(dǎo)出，描述耗散過程最簡單的方式是引入一個(gè)附加的力矩項(xiàng)，其分量正比于磁矩矢量各分量的時(shí)間導(dǎo)數(shù)。根據(jù) Gilbert 的理論，額外的力矩項(xiàng)可表示為：sM t MM (2-12)它對(duì)應(yīng)于場sM t M產(chǎn)生的力矩，其中 α>0 是 Gilbert 阻尼系數(shù)，這個(gè)系數(shù)也是一個(gè)

第三章 宏自旋模型TJ）是磁隨機(jī)存儲(chǔ)器的基本結(jié)構(gòu)，它是由兩層薄的鐵這種特殊的三明治結(jié)構(gòu)具有隧穿磁阻效應(yīng)，即其電阻生變化。其中一磁層的磁矩方向是固定的稱之為極的磁矩會(huì)隨著外加激勵(lì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，稱之為自由層（F磁矩均勻分布，對(duì)于新結(jié)構(gòu)模型以及很多復(fù)雜系統(tǒng)的方法，并被廣泛用于研究磁矩的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。已有許述以及 LLGS 方程的數(shù)值解[21]。宏自旋模型下磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的示意圖。假設(shè)系統(tǒng)自由單位磁矩矢量分別為 mp和 m，即2 2 21x y zm m m 。磁矩方向可以沿任意方向[22]，兩個(gè)鐵磁層的飽和磁向極化層為電流的正方向（J>0）[22]。

【共引文獻(xiàn)】

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1 高曉平;宋玉哲;韓根亮;張彪;劉肅;;利用被釘扎層調(diào)控自旋閥的磁電阻值[J];甘肅科學(xué)學(xué)報(bào);2014年03期

2 張建軍;袁建輝;曾奇軍;張俊佩;;Microscopic Theory of Nonlinear Spin Waves in Ferromagnets[J];Communications in Theoretical Physics;2011年07期

3 郭子政;;基于朗道-利夫席茨-吉爾伯特方程的自旋閥動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展[J];信息記錄材料;2014年03期

4 劉斌;劉U嗱

本文編號(hào)：2822034