本文關鍵詞：垂直磁各向異性隧道結(jié)的鐵磁共振及其振蕩和翻轉(zhuǎn)機理的研究

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【摘要】：自旋電子學是近年來研究的熱點之一,其在工業(yè)上有著廣泛的應用。自1996年理論預言了自旋轉(zhuǎn)移矩效應(STT)的存在后,其很快被實驗所證實。在隨后短短幾年迅速發(fā)展成國際磁學界研究的一個重要熱點。它是巨磁電阻效應之后,自旋電子學領域的又一重大發(fā)現(xiàn)。這種效應提供了一種僅靠電流就可實現(xiàn)對鐵磁薄膜材料磁化矢量方向進行操縱的有效方法,它可以為磁性儲存器提供簡單可靠的數(shù)據(jù)寫入方案。本文通過理論推導、計算模擬來對構(gòu)成磁性存儲器(MRAM)及磁性納米器件的隧道結(jié)(MTJ)的自由層進行了動力學性質(zhì)的研究,并為STT-MRAM,自旋納米振蕩器(STO)的實際應用做出理論指導。通過改變納米器件釘扎層的磁化矢量和電流,來比較各種磁性存儲器翻轉(zhuǎn)的臨界電流和翻轉(zhuǎn)時間,從而得到加快納米磁性存儲器的翻轉(zhuǎn)速度和提高納米振蕩器振蕩頻率的合理方案。本論文主要包括以下研究內(nèi)容：1、介紹了含有自旋轉(zhuǎn)移矩效應的磁性納米器件的研究背景、研究意義、及其應用前景。2、在本文中,我們研究了垂直磁各向異性的隧道結(jié),通過對Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski (LLGS)方程線性化處理,給出在磁性隧道結(jié)自由層中,關于電流密度、外加磁場、微波頻率及自旋轉(zhuǎn)移矩與類場矩的比值的共振關系；研究了垂直磁各向異性磁性隧道結(jié)在磁場、微波頻率、電流調(diào)節(jié)和自旋轉(zhuǎn)移矩與類場矩的比值調(diào)節(jié)的鐵磁共振。研究表明：共振曲線的線寬、位置和強度都可以通過直流電流密度的大小方向、磁場大小、微波磁場及自旋轉(zhuǎn)移矩與類場矩的比值來調(diào)節(jié)。通過調(diào)整他們的關系可以使得有效阻尼達到最小。3、基于宏自旋(Macrospin)模型,給出了隧道結(jié)中自由層在球坐標下的LLGS方程,通過對LLGS方程的各部分的整體分析,解釋電流驅(qū)動磁化矢量的動力學特性。4、研究了垂直磁各向異性的隧道結(jié)構(gòu)成的磁性納米存儲器的翻轉(zhuǎn)機理,及如何提高磁化矢量翻轉(zhuǎn)速度,減少翻轉(zhuǎn)用的時間,并研究了帶有自旋霍爾矩結(jié)構(gòu)的雙固定層的存儲器。5、研究了水平垂直磁各向異性磁性振蕩器的機理,振蕩的振幅大小,通過傅里葉變換求出了振蕩的頻率；并發(fā)現(xiàn)水平垂直各向異性振蕩器相對于垂直磁各向異性振蕩器的一些新的性質(zhì),并通過能量的分析給出了解釋。
【關鍵詞】：LLGS方程 自旋轉(zhuǎn)移矩效應 隧道結(jié) 自旋霍爾效應 垂直磁各向異性
【學位授予單位】：內(nèi)蒙古大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O469;TP333
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 引言10
• 1.2 自旋電子學簡介10
• 1.3 巨磁阻效應10-11
• 1.4 自旋閥和隧道結(jié)11-12
• 1.5 自旋轉(zhuǎn)移矩效應12-13
• 1.6 磁性納米存儲器13-15
• 1.6.1 傳統(tǒng)的MRAM14
• 1.6.2 STT-MRAM14-15
• 1.6.3 賽道存儲器15
• 1.7 納米振蕩器15
• 1.8 本文的研究內(nèi)容15-16
• 第二章 理論基礎16-24
• 2.1 微磁學簡介16
• 2.2 磁學中的各種作用能16-18
• 2.2.1 塞曼能16
• 2.2.2 交換能16-17
• 2.2.3 磁晶各向異性能17
• 2.2.4 退磁能17-18
• 2.3 磁化矢量的進動方程18-19
• 2.4 自旋轉(zhuǎn)移矩19-21
• 2.5 帶有自旋轉(zhuǎn)移矩的磁化矢量的進動方程21-23
• 2.5.1 LLGS方程21-22
• 2.5.2 宏自旋模型22-23
• 2.6 龍格-庫塔法的數(shù)值計算方法23-24
• 第三章 垂直磁各向異性隧道結(jié)的鐵磁共振24-32
• 3.1 鐵磁共振簡述24
• 3.2 理論模型及計算24-26
• 3.3 結(jié)果與討論26-32
• 3.3.1 不同電流密度下,隨微波頻率變化的鐵磁共振26-28
• 3.3.2 不同電流密度下,隨外加磁場變化的鐵磁共振28
• 3.3.3 不同外加磁場下,隨微波頻率變化的鐵磁共振28-30
• 3.3.4 不同類場矩與自旋轉(zhuǎn)移矩比值,隨電流變化的鐵磁共振30-32
• 第四章 垂直磁各向異性的隧道結(jié)的翻轉(zhuǎn)32-40
• 4.1 垂直磁各向異性STT存儲器32-35
• 4.1.1 理論模型及計算32-33
• 4.1.2 結(jié)果及討論33-35
• 4.2 雙固定層的隧道結(jié)35-36
• 4.3 帶有自旋霍爾矩的隧道結(jié)36-40
• 4.3.1 模型與理論36-37
• 4.3.2 分析與結(jié)果37-40
• 第五章 水平垂直磁各向異性的隧道結(jié)的振蕩40-50
• 5.1 理論模型及計算40
• 5.2 結(jié)果與討論40-50
• 5.2.1 調(diào)節(jié)類場矩值的振蕩分析42-46
• 5.2.2 調(diào)節(jié)電流的振蕩分析46-50
• 本文總結(jié)與展望50-52
• 工作總結(jié)50-51
• 展望51-52
• 參考文獻52-57
• 致謝57

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1 В.Н.Завойский;陸波;;巖石磁化率各向異性分析[J];國外地質(zhì)勘探技術(shù);1987年03期

2 許光本,潘海汝,黃國祥;巖礦石磁各向異性的理論計算與實驗研究[J];礦產(chǎn)與地質(zhì);1990年03期

3 徐柏安;巖石的磁各向異性及其在地質(zhì)上的應用[J];地質(zhì)與勘探;1990年06期

4 向仁生;關於鉻礬單晶的順磁各向異性[J];物理學報;1957年03期

5 郭武林;巖石的磁各向異性[J];桂林冶金地質(zhì)學院學報;1986年04期

6 何開元,熊湘沅;非晶合金帶制備態(tài)平面磁各向異性與技術(shù)磁性的關系[J];物理學報;1991年11期

7 王建成;陳q誓，

本文編號：829418