基于应变调制型磁性隧道结的自动置位逻辑门电路

建立了应变调制型磁性隧道结（MTJ）器件的HSpice电路仿真模型,分析了该器件的转换特性。基于所建立的模型并结合BSIM4 90 nm CMOS模型,设计了一种非易失性自动置位逻辑门电路。分析了4种组合输入电压作用下电路中MTJ磁阻的转变特性。对所设计电路的逻辑功能进行仿真分析,通过改变MTJ尺寸参数,得到了所设计电路两种规格下的输入和输出特性。仿真结果表明,该电路成功实现了或非（NOR）和与非（NAND）逻辑,验证了所设计电路功能的正确性。研究结果对今后基于应变调制型MTJ器件设计低功耗和非易失性集成电路具有重要意义。

应变调制型磁性隧道结器件建模及其转换特性研究

基于反映磁性隧道结自由层的磁化强度转换特性的Landau-Lifshitz-Gilbert方程,并参考基尔霍夫电流定律及电容元件伏安特性,建立了应变调制型磁性隧道结器件的HSpice电路仿真模型。分析了器件在不同幅值的输入电压下的转换特性。仿真结果表明,当输入电压小于5.84mV时,产生的应力各向异性能不足以克服磁致伸缩层的能量势垒,不能驱动磁化状态转变,器件状态不改变;反之,若输入电压大于临界电压,则能够驱动磁化状态转变。随着输入电压的增大,器件转换到亚稳态的速度也逐渐加快。通过定量分析80mV输入电压下MTJ阻值的变化特性,得到输入电压脉宽为0.35ns时,器件的最高转换频率为1.3GHz,单次转换能耗为56.6aJ。研究结果对今后应变调制型磁性隧道结器件在集成电路中的设计与应用具有重要意义。