電子的電荷屬性以及自旋屬性,是人類信息技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展革新之根本。電荷屬性運用到人類生產(chǎn)生活中,誕生了傳統(tǒng)電子學,使信息產(chǎn)業(yè)和相關工業(yè)領域都得到了突飛猛進的發(fā)展。自旋電子學則是一門利用了電子自旋屬性的新興綜合性學科,成為了推動信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中流砥柱。1988年,GMR效應被人們發(fā)現(xiàn),磁存儲技術迎來了光明前景,美國IBM公司成功研制了基于GMR效應的磁頭。隨后,基于隧穿磁電阻效應的磁存儲技術則能大大改善原有的信息存儲方式,提高信息存儲速度、密度,同時降低器件功耗,于2001年由TDK公司成功研制出了基于TMR效應的硬盤。為了實現(xiàn)更高存儲密度,需要矯頑力更加優(yōu)異的磁性材料,但這些磁性材料的應用卻會明顯影響磁矩的翻轉�？紤]到這些影響,微波輔助磁記錄技術走進人們的研究范疇,它利用了自旋轉移力矩（STT）效應,在微波場和外加磁場的共同作用下,能夠在有效降低矯頑力的同時提高存儲能力。自旋納米振蕩器是微波輔助磁記錄的關鍵技術,相比于目前的半導體存儲技術,自旋納米振蕩器的結構更加簡單,體積更小,頻率范圍寬（在0.1～100 GHz之間）等的優(yōu)勢更為突出。自旋納米振蕩器是在自旋極化電流的作用下,使自由層的磁... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２?ＧＭＲ效應的電阻模型示意圖??

山東大學碩士學位論文??ｉｉ?！?ｉｉ?ｊ??ＦＩ?Ｉ?Ｆ２?ＦＩ?＾?Ｆ２?ｊ??盒：復ｎ??Ａ／；（Ｅ）?Ｎｋ（Ｅ）?Ｎ＜（Ｅ）?／Ｖ＊（Ｅ）?／Ｖ；（Ｅ）?Ａ／ｆ（Ｅ）?Ｎ＾Ｅ）?Ａ／＊（Ｅ）??（ａ）?（ｂ）??圖１－３磁性隧道結核心結構及電子隧穿示意圖。??（ａ）鐵磁層的磁矩平行排列；（ｂ）鐵磁層的磁矩反平行排列；??在Ｊｕｌｌｉｅｒｅ模型中，將ＴＭＲ效應與鐵磁層的自旋極化率相聯(lián)系，假設隧穿電??導與鐵磁層費米能級處的態(tài)密度乘積為正比關系，即??Ｇｆｆ?〇ｃ?ＮｌａＮｌＣＴ?（１－５）??＜Ｊ為自旋取向，分別用Ｔ，４表示；丨，２分別代表兩個鐵磁層的電極。那么，??磁矩平行狀態(tài)下的隧穿電導可以表示為??Ｇｐ?＝?＋?Ｇ｜ｊ，?〇ｃ?Ｎ１｜Ｎ２ｔ?＋?Ｎ１４，Ｎ２ｉ．?（１－６）??磁矩反平行狀態(tài)下的隧穿電導可以表示為??Ｇａｐ?＝?Ｇｆｉ?＋?Ｇ丄ｔ?ＮｉｔＮｚ丄?＋?ＮｗＮｚｔ?（１－７）??將自旋極化率定義為??Ｐｉ?＝也二＾?（１－８）??１?ＮｉＴ＋Ｎｕ?〇Ｊ??其中ｉ?＝?ｌ或２，根據(jù)式（１－８），可以得到??５??

山東大學碩士學位論文??（ａ？?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｆ�。酰�?＾?（ｂ）?ｇ?ｅｉｅｄｒｏｎ?ｆｌｕｘ???￣?ｉｔ?ｍ??－ｔ?Ｔ?＼?卜?ｆ??＼?—？?ｙ?＾?？＊—?／??＾?１?＾?１＾１?１?？卜＿??圖１－４?ＳＴＴ效應原理圖??相比傳統(tǒng)的應用磁場進行磁矩方向調(diào)控的方法，ＳＴＴ效應利用電流實現(xiàn)了磁??矩的穩(wěn)定進動甚至是翻轉，使得自旋電子器件可以擺脫磁場調(diào)控磁矩翻轉的缺??點，從而具有更高的存儲密度，更小的尺寸，更低的能耗以及更快的速度。??１．３．２自旋納米振蕩器（ＳＴＮＯ）簡介??自旋納米振蕩器（ＳＴＮＯ）是在ＳＴＴ效應基礎上所開發(fā)的一種新型自旋電子??器件［３２＿３４］，能夠在不依賴外加磁場的情況下，通過自旋極化電流的作用，使自由??層的磁矩能夠繞有效場做穩(wěn)定進動，同時與磁電阻的周期性變化相結合，得到穩(wěn)??定的微波輸出信號。ＳＴＮ？具有尺寸孝工作頻帶寬、低功耗、高靈敏度以及高??集成度等優(yōu)異特性，能夠廣泛應用于微波輔助磁記錄、微波探測、非相干收發(fā)器??等眾多領域。??如圖１－５所示為ＳＴＮＯ結構及工作原理示意圖，其核心結構是金屬自旋閥或??磁性隧道結的三層膜結構。當外加電流注入ＳＴＮＯ后，電流會轉變?yōu)樽孕龢O化??電流，達到一定的電流密度后，就能夠恰好以ＳＴＴ效應抵消阻尼作用，從而在??自由層中實現(xiàn)磁矩的穩(wěn)定進動，再結合ＧＭＲ或ＴＭＲ效應得到微波輸出信號。??８??


本文編號：2957632