電子的電荷屬性以及自旋屬性,是人類信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展革新之根本。電荷屬性運(yùn)用到人類生產(chǎn)生活中,誕生了傳統(tǒng)電子學(xué),使信息產(chǎn)業(yè)和相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域都得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。自旋電子學(xué)則是一門利用了電子自旋屬性的新興綜合性學(xué)科,成為了推動信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中流砥柱。1988年,GMR效應(yīng)被人們發(fā)現(xiàn),磁存儲技術(shù)迎來了光明前景,美國IBM公司成功研制了基于GMR效應(yīng)的磁頭。隨后,基于隧穿磁電阻效應(yīng)的磁存儲技術(shù)則能大大改善原有的信息存儲方式,提高信息存儲速度、密度,同時降低器件功耗,于2001年由TDK公司成功研制出了基于TMR效應(yīng)的硬盤。為了實(shí)現(xiàn)更高存儲密度,需要矯頑力更加優(yōu)異的磁性材料,但這些磁性材料的應(yīng)用卻會明顯影響磁矩的翻轉(zhuǎn)�？紤]到這些影響,微波輔助磁記錄技術(shù)走進(jìn)人們的研究范疇,它利用了自旋轉(zhuǎn)移力矩（STT）效應(yīng),在微波場和外加磁場的共同作用下,能夠在有效降低矯頑力的同時提高存儲能力。自旋納米振蕩器是微波輔助磁記錄的關(guān)鍵技術(shù),相比于目前的半導(dǎo)體存儲技術(shù),自旋納米振蕩器的結(jié)構(gòu)更加簡單,體積更小,頻率范圍寬（在0.1～100 GHz之間）等的優(yōu)勢更為突出。自旋納米振蕩器是在自旋極化電流的作用下,使自由層的磁... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２?ＧＭＲ效應(yīng)的電阻模型示意圖??

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??ｉｉ?！?ｉｉ?ｊ??ＦＩ?Ｉ?Ｆ２?ＦＩ?＾?Ｆ２?ｊ??盒：復(fù)ｎ??Ａ／；（Ｅ）?Ｎｋ（Ｅ）?Ｎ＜（Ｅ）?／Ｖ＊（Ｅ）?／Ｖ；（Ｅ）?Ａ／ｆ（Ｅ）?Ｎ＾Ｅ）?Ａ／＊（Ｅ）??（ａ）?（ｂ）??圖１－３磁性隧道結(jié)核心結(jié)構(gòu)及電子隧穿示意圖。??（ａ）鐵磁層的磁矩平行排列；（ｂ）鐵磁層的磁矩反平行排列；??在Ｊｕｌｌｉｅｒｅ模型中，將ＴＭＲ效應(yīng)與鐵磁層的自旋極化率相聯(lián)系，假設(shè)隧穿電??導(dǎo)與鐵磁層費(fèi)米能級處的態(tài)密度乘積為正比關(guān)系，即??Ｇｆｆ?〇ｃ?ＮｌａＮｌＣＴ?（１－５）??＜Ｊ為自旋取向，分別用Ｔ，４表示；丨，２分別代表兩個鐵磁層的電極。那么，??磁矩平行狀態(tài)下的隧穿電導(dǎo)可以表示為??Ｇｐ?＝?＋?Ｇ｜ｊ，?〇ｃ?Ｎ１｜Ｎ２ｔ?＋?Ｎ１４，Ｎ２ｉ．?（１－６）??磁矩反平行狀態(tài)下的隧穿電導(dǎo)可以表示為??Ｇａｐ?＝?Ｇｆｉ?＋?Ｇ丄ｔ?ＮｉｔＮｚ丄?＋?ＮｗＮｚｔ?（１－７）??將自旋極化率定義為??Ｐｉ?＝也二＾?（１－８）??１?ＮｉＴ＋Ｎｕ?〇Ｊ??其中ｉ?＝?ｌ或２，根據(jù)式（１－８），可以得到??５??

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??（ａ？?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｆ！ｕｘ?＾?（ｂ）?ｇ?ｅｉｅｄｒｏｎ?ｆｌｕｘ???￣?ｉｔ?ｍ??－ｔ?Ｔ?＼?卜?ｆ??＼?—？?ｙ?＾?？＊—?／??＾?１?＾?１＾１?１?？卜＿??圖１－４?ＳＴＴ效應(yīng)原理圖??相比傳統(tǒng)的應(yīng)用磁場進(jìn)行磁矩方向調(diào)控的方法，ＳＴＴ效應(yīng)利用電流實(shí)現(xiàn)了磁??矩的穩(wěn)定進(jìn)動甚至是翻轉(zhuǎn)，使得自旋電子器件可以擺脫磁場調(diào)控磁矩翻轉(zhuǎn)的缺??點(diǎn)，從而具有更高的存儲密度，更小的尺寸，更低的能耗以及更快的速度。??１．３．２自旋納米振蕩器（ＳＴＮＯ）簡介??自旋納米振蕩器（ＳＴＮＯ）是在ＳＴＴ效應(yīng)基礎(chǔ)上所開發(fā)的一種新型自旋電子??器件［３２＿３４］，能夠在不依賴外加磁場的情況下，通過自旋極化電流的作用，使自由??層的磁矩能夠繞有效場做穩(wěn)定進(jìn)動，同時與磁電阻的周期性變化相結(jié)合，得到穩(wěn)??定的微波輸出信號。ＳＴＮ？具有尺寸孝工作頻帶寬、低功耗、高靈敏度以及高??集成度等優(yōu)異特性，能夠廣泛應(yīng)用于微波輔助磁記錄、微波探測、非相干收發(fā)器??等眾多領(lǐng)域。??如圖１－５所示為ＳＴＮＯ結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖，其核心結(jié)構(gòu)是金屬自旋閥或??磁性隧道結(jié)的三層膜結(jié)構(gòu)。當(dāng)外加電流注入ＳＴＮＯ后，電流會轉(zhuǎn)變?yōu)樽孕龢O化??電流，達(dá)到一定的電流密度后，就能夠恰好以ＳＴＴ效應(yīng)抵消阻尼作用，從而在??自由層中實(shí)現(xiàn)磁矩的穩(wěn)定進(jìn)動，再結(jié)合ＧＭＲ或ＴＭＲ效應(yīng)得到微波輸出信號。??８??


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