垂直磁化薄膜的制備和自旋轉移矩效應模擬研究.pdf

1、自旋電子學有著廣泛的應用前景,是近年來凝聚態(tài)物理研究中的熱點之一。1996年自旋轉移矩效應的首次理論預言與2000年的實驗驗證,是繼巨磁電阻效應之后,自旋電子學領域的又一重大發(fā)現(xiàn)。這種新效應提供了一種僅靠電流就可實現(xiàn)對鐵磁薄膜材料磁矩方向進行操縱的有效方法,它有望為磁性隨機存儲器提供一套簡單可靠的數(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移矩效應展開研究,主要內容包括:第一,我們在垂直自旋閥納米結構中設計了一種自由層中含納米軟磁

2、核的復合結構,微磁模擬顯示該設計可以有效降低磁化翻轉的臨界電流、同時可縮短翻轉時間: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計對電流驅動磁化翻轉的動力學行為特性;第三,我們研究了一種適用于垂直磁化自旋閥的稀土一過渡金屬合金材料。論文陳述如下:
　　 第一章簡單介紹了巨磁電阻效應和自旋轉移矩效應,以及它們在磁性隨機存儲器中應用機理。第二章描述本文所采用的微磁模擬方法。<

3、br>　　 在第三章,我們針對垂直各向異性自旋閥納米柱結構中自旋轉移矩效應驅動磁化翻轉動力學開展了研究。我們提出一種自由層中含有面內各向異性軟磁核的垂直磁化自旋閥結構,可有效地降低臨界翻轉電流、提高翻轉速度。研究發(fā)現(xiàn),在垂直磁化自旋閥結構中,磁化翻轉可分成兩個階段,而磁各向異性場、退磁場和自旋轉移矩效應等在兩個階段中作用不同,第一階段起關鍵作用。在這種納米軟磁核結構設計中,電流驅動的磁化翻轉動態(tài)過程呈現(xiàn)出軟磁核處形成磁疇與磁疇擴張的微