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自旋转移矩驱动的磁化翻转理论研究
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作者 戚翔 张渐飞 +1 位作者 王永慧 周文平 《内蒙古大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2021年第3期278-284,共7页
采用宏自旋模型和Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski(LLGS)方程讨论了垂直磁化隧道结的磁化翻转,结果表明:(1)减小隧道结自由层的厚度可以加快磁化翻转;(2)通过增加外电场,可以降低自由层的磁各向异性,从而加快磁化翻转速度;(3)双界... 采用宏自旋模型和Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski(LLGS)方程讨论了垂直磁化隧道结的磁化翻转,结果表明:(1)减小隧道结自由层的厚度可以加快磁化翻转;(2)通过增加外电场,可以降低自由层的磁各向异性,从而加快磁化翻转速度;(3)双界面五层膜隧道结可以增加自旋极化电流,从而加快磁化翻转速度。上述理论分析对于提高自旋转移矩磁随机存储器的性能有重要意义。 展开更多
关键词 自旋转移效应 磁随机存储器 磁隧道结 磁各向异性
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自旋转移矩纳米振荡器原理、结构与研究进展
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作者 常鸿 史欣玉 +1 位作者 董健方 钟智勇 《磁性材料及器件》 CAS CSCD 2019年第5期59-64,共6页
自旋转移矩纳米振荡器(STNO)主要依据磁电阻效应(MR)和自旋转移矩效应(STT)两种效应来工作的。自旋转移矩效应中自旋电子能够有效地控制磁性薄膜磁化矢量变化,从而STNO可以被直流偏压电流和外加直流磁场调制。由于其高集成度、高可调谐... 自旋转移矩纳米振荡器(STNO)主要依据磁电阻效应(MR)和自旋转移矩效应(STT)两种效应来工作的。自旋转移矩效应中自旋电子能够有效地控制磁性薄膜磁化矢量变化,从而STNO可以被直流偏压电流和外加直流磁场调制。由于其高集成度、高可调谐性,而且可以和CMOS工艺完全兼容,使得STNO成为了未来射频收发器的理想器件。首先简单介绍STNO的基本结构和原理,然后重点阐述近年来针对输出功率和带宽等问题而提出的最新解决办法,最后对STNO的发展前景进行了展望。 展开更多
关键词 自旋转移效应 磁电阻效应 纳米振荡器 性能 应用
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新型磁性隧道结材料及其隧穿磁电阻效应 被引量:15
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作者 韩秀峰 刘厚方 +6 位作者 张佳 师大伟 刘东屏 丰家峰 魏红祥 王守国 詹文山 《中国材料进展》 CAS CSCD 2013年第6期339-353,共15页
典型的磁性隧道结是"三明治"结构,即由上下两个铁磁电极以及中间厚度为1 nm量级的绝缘势垒层构成。当外加磁场使两铁磁电极的磁矩由平行态向反平行态翻转时,隧穿电阻会发生低电阻态向高电阻态的转变。自从1995年发现室温隧穿... 典型的磁性隧道结是"三明治"结构,即由上下两个铁磁电极以及中间厚度为1 nm量级的绝缘势垒层构成。当外加磁场使两铁磁电极的磁矩由平行态向反平行态翻转时,隧穿电阻会发生低电阻态向高电阻态的转变。自从1995年发现室温隧穿磁电阻(TMR)以来,非晶势垒的AlOx磁性隧道结在磁性随机存储器(MRAM)和磁硬盘磁读头(Read Head)中得到了广泛的应用,2007年室温下其磁电阻比值可达到80%。下一代高速、低功耗、高性能的自旋电子学器件的发展,迫切需要更高的室温TMR比值和新型的调制结构。2001年通过第一性原理计算发现:由于MgO(001)势垒对不同对称性的自旋极化电子具有自旋过滤(Spin Filter)效应,单晶外延的Fe(001)/MgO(001)/Fe(001)磁性隧道结的TMR比值可超过1 000%,随后2004年在单晶或多晶的MgO磁性隧道结中获得室温约200%的TMR比值,2008年更是在赝自旋阀结构CoFeB/MgO/CoFeB磁性隧道结中获得高达604%的室温TMR比值。伴随着新势垒材料的不断发现和各种磁性隧道结结构的优化,共振隧穿和自旋依赖的库仑阻塞磁电阻等新效应以及磁性传感器、磁性随机存储器和自旋纳米振荡器及微波检测器等新器件逐渐成为科学和工业界所关注的研究与应用热点。对磁性隧道结(MTJ)材料及其器件应用研究和进展进行了简要介绍。 展开更多
关键词 巨磁电阻效应 隧穿磁电阻效应 磁性隧道结 第一性原理计算 自旋转移力矩效应 库仑阻塞磁电阻 磁随机存储器
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磁涡旋极性翻转的局域能量 被引量:1
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作者 吕刚 曹学成 +5 位作者 张红 秦羽丰 王林辉 厉桂华 高峰 孙丰伟 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第21期276-281,共6页
针对坡莫合金纳米圆盘中的单个磁涡旋结构,采用微磁学模拟研究了磁涡旋极性翻转过程中的局域能量密度.磁涡旋的极性翻转通过与初始涡旋极性相反的涡旋与反涡旋对的生成,以及随后发生的反涡旋与初始涡旋的湮没来实现.模拟结果显示当纳米... 针对坡莫合金纳米圆盘中的单个磁涡旋结构,采用微磁学模拟研究了磁涡旋极性翻转过程中的局域能量密度.磁涡旋的极性翻转通过与初始涡旋极性相反的涡旋与反涡旋对的生成,以及随后发生的反涡旋与初始涡旋的湮没来实现.模拟结果显示当纳米圆盘样品中局域能量密度的最大值达到一临界值时,磁涡旋将会实现极性翻转,其中交换能起主导作用.基于涡旋极性翻转过程中出现的三涡旋态结构,应用刚性磁涡旋模型对局域交换能量密度进行了理论分析.通过刚性磁涡旋模型得到的磁涡旋极性翻转所需的局域交换能量密度的临界值与模拟结果符合得较好. 展开更多
关键词 微磁学模拟 磁涡结构 自旋转移力矩效应
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形状各向异性对自旋霍尔存储器件特性的影响
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作者 李晓光 刘喆颉 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2018年第5期528-532,共5页
为了能够分析横向尺寸小于100nm的平面自旋霍尔存储单元的器件特性,通过引入椭圆薄膜磁体的退磁因子,建立了能够准确分析单元形状各向异性影响的宏自旋模型;给出了自由层磁矩脱离平衡态与反转的阈值电流密度表达式,并通过宏自旋模拟与... 为了能够分析横向尺寸小于100nm的平面自旋霍尔存储单元的器件特性,通过引入椭圆薄膜磁体的退磁因子,建立了能够准确分析单元形状各向异性影响的宏自旋模型;给出了自由层磁矩脱离平衡态与反转的阈值电流密度表达式,并通过宏自旋模拟与微磁模拟验证了表达式的正确性;进一步分析了存储单元热稳定性,以及室温下的阈值反转电流密度与自由层形状的关系。研究表明,上述关键性能指标可以通过合理设计自由层几何结构得到有效提升。 展开更多
关键词 自旋霍尔效应 自旋转移效应 形状各向异性 磁性随机存储器
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电流调控磁涡旋的极性和旋性 被引量:3
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作者 孙明娟 刘要稳 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第24期364-370,共7页
提出了一种特殊自旋阀结构,其极化层(钉扎层)磁矩沿面内方向,自由层磁矩成磁涡旋结构.自由层在形状上设计成左右两边厚度不同的阶梯形圆盘.微磁学模拟研究发现,通过调控所施加的高斯型脉冲电流的大小、方向和脉冲宽度,可以实现磁涡旋的... 提出了一种特殊自旋阀结构,其极化层(钉扎层)磁矩沿面内方向,自由层磁矩成磁涡旋结构.自由层在形状上设计成左右两边厚度不同的阶梯形圆盘.微磁学模拟研究发现,通过调控所施加的高斯型脉冲电流的大小、方向和脉冲宽度,可以实现磁涡旋的不同旋性、不同极性的组态控制.分析了该结构中电流调控磁涡旋旋性和极性的物理原因和微观机理. 展开更多
关键词 微磁学模拟 磁涡结构 自旋 自旋转移力矩效应
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自旋转移矩效应激发的非线性磁化动力学 被引量:3
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作者 金伟 万振茂 刘要稳 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期628-633,共6页
本文基于宏观磁矩(macrospin)的Landau-Lifshitz-Gilbert方程,模拟研究了磁性自旋阀结构中由垂直膜面流向的自旋极化电流所激发的磁化转动动力学特性.直流自旋极化电流借助自旋转移矩效应可驱动磁矩翻转或作周期性振荡,交流电可以激发... 本文基于宏观磁矩(macrospin)的Landau-Lifshitz-Gilbert方程,模拟研究了磁性自旋阀结构中由垂直膜面流向的自旋极化电流所激发的磁化转动动力学特性.直流自旋极化电流借助自旋转移矩效应可驱动磁矩翻转或作周期性振荡,交流电可以激发出具有混沌行为的磁矩振荡.展示了磁矩振荡行为随电流强度变化而发生倍周期分岔、直至混沌振荡的行为规律. 展开更多
关键词 自旋转移效应 微磁模拟 磁性自旋 混沌
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铁磁/重金属双层膜结构中电流驱动的铁磁共振 被引量:1
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作者 王日兴 李建英 +1 位作者 敖章洪 肖运昌 《磁性材料及器件》 CAS 2016年第4期6-9,30,共5页
在理论上研究了具有垂直磁各向异性铁磁/重金属双层膜结构中电流驱动的铁磁共振。通过线性展开包含自旋霍尔效应自旋矩项的Landau-Lifshitz-Gilbert方程,获得了交流电流频率和直流电流密度调节的铁磁共振谱。发现平衡位置、共振位置和... 在理论上研究了具有垂直磁各向异性铁磁/重金属双层膜结构中电流驱动的铁磁共振。通过线性展开包含自旋霍尔效应自旋矩项的Landau-Lifshitz-Gilbert方程,获得了交流电流频率和直流电流密度调节的铁磁共振谱。发现平衡位置、共振位置和共振线宽都可以通过改变直流电流密度和外磁场的大小进行调节。联合自旋霍尔效应感应的交流和直流自旋矩,可以减小电流感应磁矩反转的临界电流密度。 展开更多
关键词 铁磁/重金属双层膜 自旋转移效应 铁磁共振 自旋霍尔效应
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自旋纳米振荡器 被引量:8
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作者 方彬 曾中明 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第19期1804-1811,共8页
自旋纳米振荡器是基于磁电阻效应和自旋转移力矩效应的一种新型纳米微波器件.它具有结构简单、尺寸小、频率调制范围宽、工作温度范围宽、以及工作电压低且易于集成等特点,在无线通讯、微波源和微波检测等领域具有广阔应用前景.自2003... 自旋纳米振荡器是基于磁电阻效应和自旋转移力矩效应的一种新型纳米微波器件.它具有结构简单、尺寸小、频率调制范围宽、工作温度范围宽、以及工作电压低且易于集成等特点,在无线通讯、微波源和微波检测等领域具有广阔应用前景.自2003年首次在实验上实现后,实验技术迅速突破,引起了学术界和产业界的广泛关注.本文首先简要介绍自旋纳米振荡器的基本工作原理,然后结合我们的研究工作回顾近几年的实验研究进展,并讨论面临的挑战及展望可能解决的途径. 展开更多
关键词 自旋纳米振荡器 自旋转移力矩效应 自旋电子学 磁电阻效应
原文传递
固体磁性的量子调控
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作者 王守国 韩秀峰 +1 位作者 沈保根 詹文山 《物理教学》 2012年第10期2-7,共6页
本文介绍自旋电子学研究领域中近期十分活跃的方向之一:固体磁性的量子调控。重点介绍包括利用自旋极化电流栗调控磁矩的自旋转移矩效应、利用电场来调控体系磁性及磁电耦合效应、利用光场来调控磁性的飞秒磁学以及利用温度梯度来产生... 本文介绍自旋电子学研究领域中近期十分活跃的方向之一:固体磁性的量子调控。重点介绍包括利用自旋极化电流栗调控磁矩的自旋转移矩效应、利用电场来调控体系磁性及磁电耦合效应、利用光场来调控磁性的飞秒磁学以及利用温度梯度来产生电动势的自旋塞贝克效应等的最新研究进展。 展开更多
关键词 自旋电子学 自旋转移效应 磁电耦合效应 飞秒磁学 自旋塞贝克效应
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在尺寸受限体系中的磁斯格明子 被引量:3
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作者 田明亮 《物理》 CAS 北大核心 2020年第2期69-76,共8页
磁性斯格明子是具有拓扑保护性质的纳米尺度磁涡旋结构。由于其具有尺寸小、稳定性高和可操控等粒子特性,在未来构建高密度、高速度、低能耗、非易失性磁存储器件方面具有潜在的应用价值,引起了人们的广泛关注。文章就斯格明子产生的基... 磁性斯格明子是具有拓扑保护性质的纳米尺度磁涡旋结构。由于其具有尺寸小、稳定性高和可操控等粒子特性,在未来构建高密度、高速度、低能耗、非易失性磁存储器件方面具有潜在的应用价值,引起了人们的广泛关注。文章就斯格明子产生的基本原理、性质,尤其是在尺寸受限条件下的稳定性机制、实空间观察、器件应用及面临的挑战等进行简单阐述。 展开更多
关键词 磁斯格明子 自旋转移效应 存储器件
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Spin manipulations through electrical and thermoelectrical transport in magnetic tunnel junctions 被引量:1
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作者 ZHU ZhenGang SU Gang 《Science China(Physics,Mechanics & Astronomy)》 SCIE EI CAS 2013年第1期166-183,共18页
A brief review is presented,which includes the direct current,alternate current,electrical and thermoelectrical transport as well as spin transfer effect in a variety of spin-based nanostructures such as the magnetic ... A brief review is presented,which includes the direct current,alternate current,electrical and thermoelectrical transport as well as spin transfer effect in a variety of spin-based nanostructures such as the magnetic tunnel junction(MTJ),ferromagnet(FM)-quantum dot(QD)/FM-FM,double barrier MTJ,FM-marginal Fermi liquid-FM,FM-unconventional superconductor-FM(FUSF),quantum ring and optical spin-field-effect transistor.The magnetoresistances in those structures,spin accumulation effect in FM-QD-FM and FUSF systems,spin injection and spin filter into semiconductor,spin transfer effect,photon-assisted spin transport,magnonassisted tunneling,electron-electron interaction effect on spin transport,laser-controlled spin dynamics,and thermoelectrical spin transport are discussed. 展开更多
关键词 SPINTRONICS magnetic tunnel junction spin transport MAGNETORESISTANCE spin transfer torque spin injection spin filter SPIN-VALVE SPIN-ORBIT
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