磁性隧道結(jié)是自旋電子學領域的一種核心元件,為了滿足下一代磁性隨機存儲器低電流密度翻轉(zhuǎn)、高熱穩(wěn)定性和高密度非易失性存儲的的要求,新型的垂直磁性隧道結(jié)為其發(fā)展提供了可能。近幾年,對垂直磁性隧道結(jié)的研究逐漸增多,但對垂直磁各向異性機理的研究仍需加強。此外,在垂直磁性隧道結(jié)中隧穿磁電阻效應一般都比較小,提升垂直磁性隧道結(jié)的磁電阻效應也是人們關心的另一個問題。本論文通過第一性原理計算的方法研究不同異質(zhì)結(jié)構(gòu)的磁各向異性以及垂直磁性隧道結(jié)的磁電阻效應,主要的研究成果如下:1.對于Co/Graphene和Co/BN異質(zhì)結(jié)構(gòu),研究發(fā)現(xiàn)它們的垂直磁各向異性與單純的Co薄膜相比分別會提升47.9%和下降19.9%。通過對不同層的磁各向異性分析,發(fā)現(xiàn)界面以及表面的Co原子對Co/Graphene和Co/BN異質(zhì)結(jié)構(gòu)磁各向異性提供了最主要貢獻。進一步地,我們探討了應力對兩種異質(zhì)結(jié)構(gòu)磁各向異性的影響,結(jié)果顯示壓力達到-2%后,磁各向異性會有一個跳變。產(chǎn)生的原因是此時Co與Graphene(BN)之間的距離增大到⁴?,Co與Graphene(BN)之間沒有較強的成鍵作用,而是僅僅通過范德華力相...

【文章頁數(shù)】：112 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.11988年A.Fert研究GMR效應的實驗結(jié)果：三種不同厚度的[Fe/Cr]多層膜在4.2K溫度下的電阻-磁場曲線

現(xiàn)信息的處理不同，自旋電子學中對自旋自由度的處理和調(diào)控高數(shù)據(jù)存儲密度、提高信息的處理速度、提高數(shù)據(jù)保存的時間能。自旋電子學是一門以磁學、電子學、信息學以及材料科學交叉學科，其研究的核心內(nèi)容包括自旋的注入、自旋的輸運、間的相互轉(zhuǎn)化以及自旋的探測和調(diào)控等相關問題。般認為自旋電子學起源....

圖1.2GMR結(jié)構(gòu)中兩個鐵磁層反平行排列與平行排列傳導電子在磁性層中的散射示意圖

吉林大學博士學位論文巨磁電阻效應與電子的自旋相關散射有關。在傳統(tǒng)的非磁性金屬中，傳導電子的散射是與自旋狀態(tài)無關的，兩種自旋方向不同的電子在傳導過程中的電阻率相同。但在磁性金屬中，傳導電子還會受到局域磁矩的散射，不同自旋方向的電子具有的能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度不同，如果忽略其他影響，其原理....

圖1.3左圖為4.2K下Fe/Ge/Co多層膜的電導隨著偏壓的依賴關系，其中Ge層的厚度為10nm

磁性金屬換成絕緣體(Insulator)，則構(gòu)成了磁性隧道結(jié)(MagneticTunnelingJunctions,MTJ)結(jié)構(gòu)。同樣地，在磁性隧道結(jié)中，當絕緣體兩側(cè)的磁性層的磁矩呈現(xiàn)平行(parallel)與反平行(antiparallel)排列時其電阻值有明顯的差別，我們....

圖1.4TMR效應Julliere模型的示意圖

吉林大學博士學位論文隧穿過程衰減速率也相同，由此可以假定平行態(tài)和反平行態(tài)下的隧穿電導與兩個電極費米面處的電子態(tài)密度的乘積成正比，因此隧穿磁電阻率與電極的極化率有如下關系：1212121122122111pappapapGGGNNNNPPTM....

本文編號：3958460