1、自旋電子學(xué)有著廣泛的應(yīng)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(zhuǎn)移矩效應(yīng)的首次理論預(yù)言與2000年的實驗驗證,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(zhuǎn)移矩效應(yīng)展開研究,主要內(nèi)容包括:第一,我們在垂直自旋閥納米結(jié)構(gòu)中設(shè)計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)計可以有效降低磁化翻轉(zhuǎn)的臨界電流、同時可縮短翻轉(zhuǎn)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(shè)計對電流驅(qū)動磁化翻轉(zhuǎn)的動力學(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(yīng)和自旋轉(zhuǎn)移矩效應(yīng),以及它們在磁性隨機存儲器中應(yīng)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(jié)構(gòu)中自旋轉(zhuǎn)移矩效應(yīng)驅(qū)動磁化翻轉(zhuǎn)動力學(xué)開展了研究。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)可分成兩個階段,而磁各向異性場、退磁場和自旋轉(zhuǎn)移矩效應(yīng)等在兩個階段中作用不同,第一階段起關(guān)鍵作用。在這種納米軟磁核結(jié)構(gòu)設(shè)計中,電流驅(qū)動的磁化翻轉(zhuǎn)動態(tài)過程呈現(xiàn)出軟磁核處形成磁疇與磁疇擴張的微