【摘 要】
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近年用电流驱动的自旋转移矩磁随机存储器(STT-MRAM)和自旋轨道矩磁随机存储器(SOT-MRAM)改变了传统的磁场驱动磁化翻转的方式,在很大程度上降低了能耗,缩短了磁矩翻转所用时
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近年用电流驱动的自旋转移矩磁随机存储器(STT-MRAM)和自旋轨道矩磁随机存储器(SOT-MRAM)改变了传统的磁场驱动磁化翻转的方式,在很大程度上降低了能耗,缩短了磁矩翻转所用时间,有望成为新兴磁随机存储器。本文基于Landau-Lifshitz-Gibert(LLG)方程和宏自旋模型,模拟了自旋轨道矩(SOT)效应和自旋转移矩(STT)效应影响下磁矩的轨迹。其主要研究的内容有:1.介绍了磁随机存储器(MRAM)的研究背景及意义,并对MRAM的发展历程和相关内容进行了简要的概述。2.基于SOT-MRAM,研究重金属层中的电流方向对磁矩翻转的影响。结果表明,对于面内磁化的隧道结,不同的电流方向对磁矩的翻转影响很大;对于垂直磁化的隧道结,电流通入的方向几乎对磁矩的进动情况没有影响。3.基于垂直磁化的隧道结,研究了加不同大小外场后磁矩翻转情况,并且找到其相对应磁矩翻转的临界电流,最终拟合出外场为零时磁矩翻转所需的临界电流。4.为了加快磁矩翻转,研究了STT辅助SOT实现磁矩翻转。研究表明STT辅助SOT对于面内磁化的隧道结有明显效果;对于垂直磁化的隧道结效果不理想。5.在垂直磁化的隧道结基础上加入缓冲层,易磁化轴会偏离z轴形成锥态结构。研究表明方位角对磁矩的翻转有很大影响。当方位角接近90°时,磁矩可在无外加磁场的情况下实现翻转。
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