隨著互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)工藝的技術(shù)節(jié)點(diǎn)越來越逼近原子尺度的極限,摩爾定律逐漸失效。同時(shí)又伴隨著電子消費(fèi)市場的進(jìn)一步擴(kuò)大,有限的信息存儲(chǔ)能力越來越難以滿足無限增加的總體信息量。這些現(xiàn)狀使得研究人員不得不尋找新的可以獲得更高存儲(chǔ)密度的信息存儲(chǔ)技術(shù)。為了尋求新穎的、可擴(kuò)展的、功耗較低的計(jì)算技術(shù),基于自旋的邏輯器件由于其非易失性、小的電池面積和低的動(dòng)態(tài)功耗等特點(diǎn),正在被廣泛探索。到目前為止,已經(jīng)被提出的自旋邏輯器件包括納米磁邏輯、全自旋邏輯、自旋力矩多數(shù)門、磁邏輯、自旋轉(zhuǎn)矩振蕩器和自旋波器件等等。與這些邏輯器件相比,磁性多數(shù)門邏輯器件用來構(gòu)建多數(shù)門時(shí),用到的器件數(shù)量會(huì)顯著減少,因此電路復(fù)雜性大大降低。在本文中,基于磁性隧道結(jié)(MTJ)和相關(guān)結(jié)構(gòu)中的自旋轉(zhuǎn)移矩(STT)效應(yīng)和自旋軌道轉(zhuǎn)矩(SOT)效應(yīng),本文中提出了一種新穎的可級(jí)聯(lián)磁性多數(shù)門邏輯器件�；具壿媶卧伤膫�(gè)MTJ組成,它們共用一個(gè)“T”形擴(kuò)展自由層,作為底部鐵磁(FM)電極。MTJ中自由層的磁化可以通過注入電流攜帶的STT來誘導(dǎo)翻轉(zhuǎn)。輸出端位于三個(gè)輸入MTJ分支的連接處,因此其磁化可以通過磁疇壁的移動(dòng)來確定。通過SOT效應(yīng)...

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1TMR結(jié)構(gòu)示意圖以及自旋電子隧穿示意圖

仍能觀察到大的磁電阻，這種效應(yīng)被成為隧穿磁電阻效應(yīng)。鐵磁性電極材料的自旋極化率與隧穿磁電阻值的大小成正比。整體來說，TMR比GMR具有更大，更為顯著的磁電阻效應(yīng)。理論上，F(xiàn)e/MgO/Fe這種結(jié)構(gòu)的磁性隧道結(jié)中的TMR可以高達(dá)1000%[12,13]�；贛gO....

圖1-2金屬自旋閥結(jié)構(gòu)中由電流驅(qū)動(dòng)的自旋轉(zhuǎn)移力矩效應(yīng)如圖1-2（a）所示，當(dāng)電流從右至左，即電子從左至右，由參考層運(yùn)動(dòng)至自由

華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文在一個(gè)基本的磁性隧道結(jié)，即鐵磁層/絕緣體/鐵磁層結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)鐵磁層可以形成不同的磁化方向。當(dāng)電子在兩個(gè)鐵磁電極之間傳導(dǎo)時(shí)，由于絕緣層的能量勢壘較高，傳導(dǎo)電子必須憑借其波動(dòng)性，利用量子隧穿效應(yīng)穿過該絕緣隔離層。因此MTJ的電阻值遠(yuǎn)大于....

圖2-1自旋轉(zhuǎn)移力矩與Gilbert阻尼矩之間的關(guān)系

華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文進(jìn)動(dòng)主要受阻尼矩主導(dǎo)，在一段時(shí)間的進(jìn)動(dòng)之后，自由層磁矩將穩(wěn)定在有效場的方向；當(dāng)正電流的大小達(dá)到臨界值時(shí)，如圖2-1（b）所示，自旋轉(zhuǎn)移力矩與阻尼矩的作用效果相當(dāng)，則自由層的磁矩在這力矩的綜合作用下進(jìn)行穩(wěn)定的周期震蕩；當(dāng)電流大小繼續(xù)增....

圖3-1拓展自由層長度為2a的磁性隧道結(jié)器件以及自由層對(duì)應(yīng)的微磁模擬結(jié)果

組成的器件中，可以實(shí)現(xiàn)異或/同或的邏輯功能。綜合上述信息，包括半加器，全加器等復(fù)雜的邏輯功能都能在本文所提出的可互聯(lián)磁性多數(shù)門器件中，以非常簡便的方式實(shí)現(xiàn)。在此提出此可互聯(lián)磁性多數(shù)門器件的結(jié)構(gòu)，詳細(xì)的微磁學(xué)模擬結(jié)果以及相應(yīng)性能的量化計(jì)算，并與市場上齊頭并進(jìn)的其他器件進(jìn)行比較，展現(xiàn)....

本文編號(hào)：3926206