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文檔簡介
1、近年傳統(tǒng)CMOS微電子器件的特征尺寸達(dá)到~10nm的量級,接近原子的直徑級別,導(dǎo)致繼續(xù)按照Moore定律增加單片集成度的想法遭遇瓶頸,于是尋找替代或超越CMOS技術(shù)的新技術(shù)成為當(dāng)務(wù)之急。自旋電子器件,因其非易失性和邏輯易實(shí)現(xiàn)性成為取代CMOS技術(shù)的強(qiáng)有力候補(bǔ)。仿照微電子器件的研究方法,可以通過建立描述自旋電子器件物理特性的器件模型,使其兼容已有的電路仿真驗(yàn)證工具,從而設(shè)計出逐步取代傳統(tǒng)微電子電路的自旋電路或最終形成自旋-CMOS混合電路
2、?;谶@種思想,本文通過建模來提供一種研究自旋電子器件的方法,以求事半功倍。
自旋電子器件的核心是磁性模塊部分,針對該部分,本文首先用等效電路的方法對其進(jìn)行建模,即通過分析器件的基本特性,采用電路基本元件來等效模擬其特性,建立了適合仿真的等效電路模型并結(jié)合HSPICE平臺對模型特性進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。然而采用基本元件來模擬器件物理特性的方法存在一些不足,于是選擇更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)模型描述器件磁化動態(tài)的方法來建模。
本文重點(diǎn)是采
3、用數(shù)學(xué)模型方法建立三維器件SPICE模型,來描述納米磁性器件中粒子的物理行為,即磁性薄膜自旋電子器件中粒子磁矩的時域動態(tài)變化。通過將磁矩進(jìn)動方程轉(zhuǎn)化為磁矩球面坐標(biāo)體系下相關(guān)角度與有效場分量的微分方程,并對各個有效場進(jìn)行變形化簡推導(dǎo)出各自對應(yīng)的分量形式,從而完成磁性部分的建模。之后對非磁性部分和接口部分進(jìn)行相應(yīng)模塊自旋電導(dǎo)的推導(dǎo),利用節(jié)點(diǎn)分析法將自旋注入和自旋傳輸?shù)哪P瓦M(jìn)行連接,完成自旋電導(dǎo)部分的建模。最后將磁性部分和自旋電導(dǎo)部分相連,最
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