發(fā)布時(shí)間：2022-01-09 10:13

　　利用基于自旋軌道矩的自旋電子器件中電流引起的疇壁位移和磁化翻轉(zhuǎn),我們能夠?qū)崿F(xiàn)高速和低能耗的信息存儲(chǔ)和讀寫,這對(duì)于新一代磁性存儲(chǔ)器具有重要意義。由于目前關(guān)于電流引起的磁化翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象的機(jī)制尚不完善,為了提高磁化翻轉(zhuǎn)的效率,使磁化翻轉(zhuǎn)能夠更好地應(yīng)用于電子器件中,我們需要對(duì)應(yīng)用廣泛的重金屬/鐵磁/氧化物體系中的自旋軌道轉(zhuǎn)矩及相關(guān)效應(yīng)進(jìn)行研究。研究的主要內(nèi)容有:（1）制備了Pt厚度變化的Ta/Pt/CoFeB/MgO系列樣品,通過測(cè)量反�；魻柷�的方式測(cè)到了Pt厚度在0-1nm范圍內(nèi),Slonczewski-like力矩和DMI隨著Pt厚度增大而減小,因此在測(cè)量磁化翻轉(zhuǎn)曲線后發(fā)現(xiàn),實(shí)現(xiàn)完全翻轉(zhuǎn)所需的臨界電流密度隨著Pt厚度增大而增大,并且翻轉(zhuǎn)所需的面內(nèi)磁場(chǎng)減小。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí),通過改變重金屬插層的厚度,我們可以調(diào)節(jié)重金屬/鐵磁界面的自旋軌道轉(zhuǎn)矩和DMI,進(jìn)而優(yōu)化電流引起的磁化翻轉(zhuǎn)。通過布里淵光散射實(shí)驗(yàn),我們發(fā)現(xiàn)DMI在=1nm附近變號(hào),這一現(xiàn)象證實(shí)了Ta/CoFeB和Pt/CoFeB界面具有相反符號(hào)的DMI。同時(shí)我們還發(fā)現(xiàn)DMI的強(qiáng)度在=3nm附近達(dá)到飽和,說明DMI是一種界面現(xiàn)象,僅有界面附近... 

【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)】：62 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

巨磁電阻的雙電流模型

將自旋軌道轉(zhuǎn)矩效應(yīng)用在器件中來說，理的作用也是很重要的。最初，研究者們使用電流方向上的面內(nèi)磁場(chǎng)所起的作用。如圖 1場(chǎng)的目的是打破 damping-like 力矩相對(duì)于磁的對(duì)稱性[47]。這是因?yàn)樵跓o外加電流的情況受到面內(nèi)方向磁場(chǎng)的作用，其方向與法線形電流產(chǎn)生的 damping-like 力矩就會(huì)同樣偏性的磁化翻轉(zhuǎn)，否則如果damping-like力矩上”和“向下”兩種出現(xiàn)概率相等的狀態(tài)，微米尺度的器件而言，宏觀自旋模型顯然準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。比如，為實(shí)現(xiàn)完全翻轉(zhuǎn)，電流到垂直各向異性有效場(chǎng)的一半，而對(duì)于具有異性有效場(chǎng)一般在 kOe 量級(jí)，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于旋軌道矩有效場(chǎng)。再者，宏觀自旋模型也外加磁場(chǎng)的大小。

隨著光的入射角(光入射方向與樣品法線夾角)逐漸減小，極性磁光克爾的強(qiáng)度增大，在垂直入射時(shí)達(dá)到最大。如圖2-2 所示，在測(cè)試時(shí)，激光首先通過起偏器變成偏振光，之后從樣品表面反射，在經(jīng)過檢偏器之后進(jìn)入探測(cè)器，探測(cè)器將測(cè)到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，最后電信號(hào)通過數(shù)據(jù)采集卡被收集起來，以電壓值為縱坐標(biāo)，測(cè)試過程中加在樣品面內(nèi)方向的掃描磁場(chǎng)為橫坐標(biāo)，我們就能夠得到磁光克爾曲線。如果再加裝高分辨率的 CCD 攝像頭，通過光學(xué)顯微鏡我們就可以得到樣品的磁光克爾圖像，可以很方便地觀察樣品中某個(gè)特定區(qū)域的磁化狀態(tài)。圖 2-1 磁光克爾效應(yīng)測(cè)量的三種模式：(a)極向，(b)橫向，(c)縱向[2]


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