垂直磁化納米結(jié)構(gòu)中疇壁的動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、基于疇壁設(shè)計(jì)的自旋電子學(xué)器件主要利用了電子的自旋屬性，隨著自旋轉(zhuǎn)移矩效應(yīng)(Spin-transfer Torque，STT)的發(fā)現(xiàn)，使人們從此擺脫了電子學(xué)器件對磁場的依賴?；赟TT效應(yīng)的電子學(xué)器件普遍具有尺寸較小，易集成，功耗較低和速度較快等諸多優(yōu)點(diǎn)，所以STT效應(yīng)被廣泛的用來研究和開發(fā)磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器、賽道存儲(chǔ)器、微波振蕩器等各類自旋電子學(xué)器件。相對于面內(nèi)磁化納米結(jié)構(gòu)而言垂直磁化納米結(jié)構(gòu)由于其疇壁自旋結(jié)構(gòu)簡單、疇壁寬度較窄、閾值電流較

2、小等優(yōu)勢，近年來得到了研究者的廣泛關(guān)注。鑒于此，本論文通過微磁學(xué)模擬的方法主要研究垂直磁化納米結(jié)構(gòu)中的疇壁振蕩動(dòng)力學(xué)特性，得出的具體研究結(jié)果如下:
　　(1)首先研究了垂直磁化刻痕納米線中的疇壁振蕩動(dòng)力學(xué)特性，振蕩電流隨刻痕深度增加先減小后增大，矩形對稱刻痕在h=12nm時(shí)，圓弧形和三角形刻痕在h=18nm時(shí)達(dá)到最小的振蕩電流;去釘扎電流隨刻痕深度增加而逐漸變大;振蕩頻率隨著電流的增大呈現(xiàn)線性增加且基本與刻痕類型無關(guān)，頻率隨電流的

3、增大會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定的平臺(tái)區(qū)域，矩形刻痕h=12nm時(shí)，三角和圓弧刻痕在h=18nm時(shí)達(dá)到穩(wěn)定的平臺(tái)區(qū)域;振蕩振幅隨電流增加而減小，振幅的大小與刻痕類型存在一定的關(guān)系:相同電流下三角形對稱刻痕振幅最大，圓弧刻痕次之，矩形刻痕振幅最小;頻率和振幅主要可以通過電流、刻痕深度、材料參數(shù)、對稱和不對稱性刻痕類型等方面進(jìn)行相應(yīng)調(diào)控。
　　(2)多刻痕納米線中的疇壁振蕩動(dòng)力學(xué)特性，疇壁磁化后的穩(wěn)定極性狀態(tài)可通過刻痕間距和部分刻痕深度來調(diào)控;振蕩電流

4、和去釘扎電流與單個(gè)對稱矩形刻痕相比差別不大;電壓信號(hào)V可通過刻痕間距S、刻痕數(shù)目和電流驅(qū)動(dòng)下磁場輔助等方面得到有效的提高。
　　(3)垂直-面內(nèi)磁化混合納米線中的疇壁振蕩動(dòng)力學(xué)特性，疇壁的運(yùn)動(dòng)速度與電流幾乎成線性增長關(guān)系;疇壁起始振蕩調(diào)節(jié)與阻尼因子系數(shù)α、非絕熱項(xiàng)系數(shù)β、垂直各向異性常數(shù)KPMA、界面交換常數(shù)A12以及飽和磁化強(qiáng)度MSPMA和MSiMA存在一定關(guān)系;振蕩頻率和振幅可通過電流驅(qū)動(dòng)、電流驅(qū)動(dòng)下磁場輔助以及相關(guān)材料參數(shù)K