自旋電子學(xué),是同時利用電子的電荷與自旋屬性,研究、開發(fā)與電子信息技術(shù)相關(guān)的新原理、新功能與新器件的一門學(xué)科。磁記錄介質(zhì)作為信息技術(shù)的核心載體,正在經(jīng)歷關(guān)鍵的技術(shù)變革。由于磁場的非局域性,借助外部磁場驅(qū)動磁記錄介質(zhì)的磁矩翻轉(zhuǎn)往往會導(dǎo)致較高的能耗和較低的穩(wěn)定度。然而,利用純自旋流（自旋角動量的定向運(yùn)動）產(chǎn)生的自旋軌道力矩,可以實現(xiàn)低功耗、快速、可靠的磁化翻轉(zhuǎn)。所以,利用自旋軌道力矩實現(xiàn)局域磁矩的電調(diào)控,是未來構(gòu)建新型高密度、高速度、低能耗信息存儲與處理器件的核心技術(shù)之一,也是目前自旋電子學(xué)研究領(lǐng)域的前沿問題�，F(xiàn)在針對自旋軌道力矩的研究,多集中在具有結(jié)構(gòu)對稱破缺的磁性異質(zhì)納米薄膜系統(tǒng)中。一方面,由于塊體材料中的自旋軌道耦合基本上由能帶結(jié)構(gòu)決定,只有在異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)中才能實現(xiàn)自旋軌道耦合的有效調(diào)控;另一方面,在異質(zhì)結(jié)構(gòu)的界面處,存在豐富物理效應(yīng)和多種自由度的耦合,是產(chǎn)生自旋軌道力矩的重要來源;此外,只有磁性層厚度在納米量級,才能增強(qiáng)自旋軌道力矩的效果,調(diào)控局域磁矩的范圍才能比較大。因此,研究不同類型的磁性納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)中自旋軌道力矩的特點,理解其自旋軌道力矩的機(jī)制,是推動自旋軌道力矩效應(yīng)實用化的關(guān)... 

【文章來源】：蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

自旋轉(zhuǎn)移矩誘導(dǎo)磁化強(qiáng)度翻轉(zhuǎn)過程

圖 1-4 賽道存儲器及讀寫示意圖[60]。者首次在磁性納米隧道結(jié)中實現(xiàn)電流驅(qū)AM 研發(fā)計劃開始付諸實踐。除了可以實動，由此誕生了賽道存儲器[60]，如圖 1-4記錄二進(jìn)制數(shù)據(jù)，當(dāng)電流沿著條帶流過時通過下一磁疇時由于 STT 作用使該磁疇本東北大學(xué)的研究團(tuán)隊已經(jīng)開發(fā)出 128Mns。隨著三星、臺積電等集成電路廠商在更新，STT-MRAM 有希望在未來逐漸代量、低功耗、非易失磁性存儲器奠基[57]。研究的熱點問題電流實現(xiàn)了磁化翻轉(zhuǎn)，其寫入電流可以電學(xué)寫入的最佳選項。隨著研究深入，

感受到一個等效磁場。這個等效磁場將會把傳導(dǎo)電子的自旋磁矩耦合起來，并且使傳導(dǎo)電子的自旋磁矩沿著 E p 的方向極化。一般地，通過下面的哈密頓量來描述，( ) RRH E p , (1-9其中 R是 Rashba 系數(shù)。Rashba-Edelstein 效應(yīng)通過界面自旋軌道耦合產(chǎn)生自旋流這一想法最初在研究具有反演對稱破缺的纖鋅礦型半導(dǎo)體和二維電子氣的時候被提出來，隨后在過去的十年間擴(kuò)展到普通金屬/鐵磁金屬雙層異質(zhì)薄膜的研究當(dāng)中來[58]。Rashba-Edelstein 效應(yīng)如圖 1-10(b)所示，也有相對應(yīng)的逆 RashbaEdelstein 效應(yīng)（或者稱為自旋電效應(yīng)）[80]，一個非平衡的自旋積累由于界面的自旋軌道耦合作用也能產(chǎn)生一個電荷流[81]。Manchon 等人對 Rashba 效應(yīng)及相關(guān)的自旋軌道力矩的進(jìn)展進(jìn)行了很多研究[82]。1.3 純自旋流的產(chǎn)生與探測


本文編號：3296675