垂直磁化薄膜的制備和自旋轉(zhuǎn)移矩效應(yīng)模擬研究.pdf

1、自旋電子學(xué)有著廣泛的應(yīng)用前景,是近年來(lái)凝聚態(tài)物理研究中的熱點(diǎn)之一。1996年自旋轉(zhuǎn)移矩效應(yīng)的首次理論預(yù)言與2000年的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,是繼巨磁電阻效應(yīng)之后,自旋電子學(xué)領(lǐng)域的又一重大發(fā)現(xiàn)。這種新效應(yīng)提供了一種僅靠電流就可實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵磁薄膜材料磁矩方向進(jìn)行操縱的有效方法,它有望為磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器提供一套簡(jiǎn)單可靠的數(shù)據(jù)寫入方案。本文將圍繞著垂直磁化自旋閥中的自旋轉(zhuǎn)移矩效應(yīng)展開(kāi)研究,主要內(nèi)容包括:第一,我們?cè)诖怪弊孕y納米結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)了一種自由層中含納米軟磁

2、核的復(fù)合結(jié)構(gòu),微磁模擬顯示該設(shè)計(jì)可以有效降低磁化翻轉(zhuǎn)的臨界電流、同時(shí)可縮短翻轉(zhuǎn)時(shí)間:第二,我們發(fā)展了一套基于宏觀磁矩(Macrospin)的理論模型,可以很好地解釋垂直自旋閥中納米軟核設(shè)計(jì)對(duì)電流驅(qū)動(dòng)磁化翻轉(zhuǎn)的動(dòng)力學(xué)行為特性;第三,我們研究了一種適用于垂直磁化自旋閥的稀土一過(guò)渡金屬合金材料。論文陳述如下:
　　 第一章簡(jiǎn)單介紹了巨磁電阻效應(yīng)和自旋轉(zhuǎn)移矩效應(yīng),以及它們?cè)诖判噪S機(jī)存儲(chǔ)器中應(yīng)用機(jī)理。第二章描述本文所采用的微磁模擬方法。<

3、br>　　 在第三章,我們針對(duì)垂直各向異性自旋閥納米柱結(jié)構(gòu)中自旋轉(zhuǎn)移矩效應(yīng)驅(qū)動(dòng)磁化翻轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)開(kāi)展了研究。我們提出一種自由層中含有面內(nèi)各向異性軟磁核的垂直磁化自旋閥結(jié)構(gòu),可有效地降低臨界翻轉(zhuǎn)電流、提高翻轉(zhuǎn)速度。研究發(fā)現(xiàn),在垂直磁化自旋閥結(jié)構(gòu)中,磁化翻轉(zhuǎn)可分成兩個(gè)階段,而磁各向異性場(chǎng)、退磁場(chǎng)和自旋轉(zhuǎn)移矩效應(yīng)等在兩個(gè)階段中作用不同,第一階段起關(guān)鍵作用。在這種納米軟磁核結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,電流驅(qū)動(dòng)的磁化翻轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)過(guò)程呈現(xiàn)出軟磁核處形成磁疇與磁疇擴(kuò)張的微