基于自轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)移矩效應(yīng)邏輯器件的建模.pdf

1、近年傳統(tǒng)CMOS微電子器件的特征尺寸達(dá)到～10nm的量級(jí)，接近原子的直徑級(jí)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(guò)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(jì)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(guò)建模來(lái)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(duì)該部分，本文首先用等效電路的方法對(duì)其進(jìn)行建模，即通過(guò)分析器件的基本特性，采用電路基本元件來(lái)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(tái)對(duì)模型特性進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。然而采用基本元件來(lái)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(dòng)態(tài)的方法來(lái)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(lái)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(shí)域動(dòng)態(tài)變化。通過(guò)將磁矩進(jìn)動(dòng)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(chǎng)分量的微分方程，并對(duì)各個(gè)有效場(chǎng)進(jìn)行變形化簡(jiǎn)推導(dǎo)出各自對(duì)應(yīng)的分量形式，從而完成磁性部分的建模。之后對(duì)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