數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件是鐵磁材料的主要應(yīng)用方向之一。目前基于鐵磁材料的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件主要有兩類,分別是較為通用的硬盤驅(qū)動(dòng)器（hard disk drive,HDD）和近年來快速發(fā)展的磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器（magnetic random-access memory,MRAM）。兩類器件的特性均可通過LandauLifshitz-Gilbert-Slonczewski（LLGS）微分方程及微磁學(xué)理論進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。因此,展開相關(guān)的數(shù)值模擬研究對(duì)于把握器件特性、了解關(guān)鍵參數(shù)之間的消漲關(guān)系以及設(shè)計(jì)驗(yàn)證先進(jìn)方案均具有重要意義�；谝陨涎芯楷F(xiàn)狀,本文結(jié)合微磁模擬與有限元電磁場(chǎng)分析對(duì)HDD與MRAM這兩類數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件的特性進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,主要的研究?jī)?nèi)容和所得結(jié)論如下:（1）根據(jù)微磁學(xué)理論與微分方程數(shù)值求解方法開發(fā)了基于有限差分法的微磁模擬程序Micromag。這部分內(nèi)容首先介紹了LLGS微分方程中涉及的等效力矩、自由能以及相應(yīng)的有效場(chǎng),并給出了有限差分的離散表達(dá)式。隨后推導(dǎo)Micromag中具體求解的分量形式的LLGS微分方程組,并對(duì)適用的數(shù)值方法進(jìn)行比較。最后,基于微磁學(xué)標(biāo)準(zhǔn)問題#2和#4對(duì)程序的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)... 

【文章來源】：太原理工大學(xué)山西省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：141 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 硬盤驅(qū)動(dòng)器
        1.1.1 垂直磁記錄
        1.1.2 瓦片式磁記錄
        1.1.3 熱輔助式磁記錄
        1.1.4 磁島式磁記錄
        1.1.5 混合式磁記錄
    1.2 磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器
        1.2.1 平面結(jié)構(gòu)的STT-MRAM
        1.2.2 垂直結(jié)構(gòu)的STT-MRAM
        1.2.3 基于自旋軌道耦合的磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器
        1.2.4 各類非易失存儲(chǔ)器的比較
    1.3 微磁學(xué)與微磁模擬
    1.4 論文的主要內(nèi)容及章節(jié)安排
第二章 基于Landau-Lifshitz-Gilbert方程的微磁模型
    2.1 Landau-Lifshitz-Gilbert方程
        2.1.1 無阻尼的磁矩動(dòng)態(tài)方程
        2.1.2 含阻尼的磁矩動(dòng)態(tài)方程
    2.2 自旋轉(zhuǎn)移矩
        2.2.1 自旋閥中的自旋轉(zhuǎn)移矩
        2.2.2 磁性隧道結(jié)中的自旋轉(zhuǎn)移矩
        2.2.3 重金屬/鐵磁材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的自旋轉(zhuǎn)移矩
    2.3 無量綱的Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski方程
    2.4 自由能與有效場(chǎng)
        2.4.1 外加磁場(chǎng)
        2.4.2 磁晶各向異性
        2.4.3 交換作用
        2.4.4 靜磁作用
        2.4.5 熱漲落
    2.5 數(shù)值方法
        2.5.1 歐拉法
        2.5.2 Heun's方法
        2.5.3 四階龍格庫(kù)塔法
        2.5.4 Admas-Bashforth-Moulton方法
        2.5.5 Dormand-Prince方法
    2.6 Micromag程序說明
        2.6.1 程序編譯環(huán)境及結(jié)構(gòu)
        2.6.2 模型初始化模塊
        2.6.3 退磁張量計(jì)算模塊
        2.6.4 微磁模擬模塊
    2.7 程序的驗(yàn)證
        2.7.1 微磁學(xué)標(biāo)準(zhǔn)問題
        2.7.2 微磁學(xué)標(biāo)準(zhǔn)問題
    2.8 本章小結(jié)
第三章 瓦片式磁記錄寫場(chǎng)梯度的綜合分析
    3.1 模擬方法
        3.1.1 寫頭的有限元模型
        3.1.2 存儲(chǔ)介質(zhì)的微磁模擬
        3.1.3 有效寫場(chǎng)梯度的響應(yīng)面模型
    3.2 瓦片式磁記錄的寫入性能分析
        3.2.1 屏蔽結(jié)構(gòu)的響應(yīng)面模型
        3.2.2 寫頭-存儲(chǔ)介質(zhì)的綜合響應(yīng)面模型
    3.3 本章小結(jié)
第四章 形狀各向異性對(duì)平面SOT-MRAM單元特性的影響
    4.1 理論模型
        4.1.1 不穩(wěn)定閾值電流密度的解析表達(dá)
        4.1.2 反轉(zhuǎn)閾值電流密度的解析表達(dá)
        4.1.3 退磁因子
    4.2 零溫度模擬結(jié)果
        4.2.1 解析結(jié)果
        4.2.2 宏自旋模型與微磁模型的比較
    4.3 熱漲落與熱穩(wěn)定性分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 基于層間反鐵磁耦合的垂直SOT-MRAM
    5.1 單元工作原理與基本結(jié)構(gòu)
        5.1.1 基于自旋霍爾效應(yīng)的雙向自旋流
        5.1.2 層間交換作用
        5.1.3 存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)
    5.2 宏自旋模擬
        5.2.1 反鐵磁耦合的雙宏自旋模型
        5.2.2 長(zhǎng)脈沖驅(qū)動(dòng)下的磁矩反轉(zhuǎn)
        5.2.3 短脈沖驅(qū)動(dòng)下的磁矩反轉(zhuǎn)
        5.2.4 單元熱穩(wěn)定性
    5.3 微磁模擬
    5.4 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
圖索引
表索引
致謝
攻讀博士學(xué)位期間取得的科研成果
攻讀博士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]STT-MRAM存儲(chǔ)器的研究進(jìn)展[J]. 趙巍勝,王昭昊,彭守仲,王樂知,常亮,張有光.  中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2016(10)



本文編號(hào)：2946457