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相似文献
 共查询到18条相似文献,搜索用时 281 毫秒
1.
张磊  任敏  胡九宁  邓宁  陈培毅 《物理学报》2008,57(4):2427-2431
应用基于磁动力学方程的宏观唯象模型,研究了弱外磁场下纳米尺度赝自旋阀结构的电流感应磁化翻转效应.在统一考虑铁磁/非磁界面的自旋相关散射以及铁磁层中的自旋积累和弛豫过程后,给出了赝自旋阀结构在弱外磁场下的磁化翻转条件和临界电流.对该效应的数值计算解释了弱外磁场下赝自旋阀结构的电阻-电流回线的偏移,并给出了用外磁场控制电流感应磁化翻转效应中的临界电流方法. 关键词: 电流感应磁化翻转 外磁场 临界电流 赝自旋阀  相似文献   

2.
任敏  张磊  胡九宁  邓宁  陈培毅 《物理学报》2007,56(5):2863-2867
提出了一个基于磁动力学方程的宏观唯象理论模型,对纳米级赝自旋阀结构的电流感应磁化翻转效应给出了明晰的物理解释:流入自由层的净自旋流和自由层内的自旋弛豫过程的共同作用,导致自由层总磁矩随时间的改变,甚至产生磁化方向的翻转.模型将“铁磁/非铁磁”界面的自旋相关散射,以及铁磁层中的自旋积累和弛豫过程,统一于宏观的磁动力学方程中.通过求解该方程的解析解,给出了赝自旋阀在电流激励下的磁化翻转条件和临界电流密度的表达式.对该效应的定性解释和数值模拟结果都和实验报道良好符合.根据模型分析了影响临界电流密度的诸因素,并指出提高器件性能的途径. 关键词: 电流感应磁化翻转 磁动力学方程 自旋电子学  相似文献   

3.
王日兴  叶华  王丽娟  敖章洪 《物理学报》2017,66(12):127201-127201
在理论上研究了垂直自由层和倾斜极化层自旋阀结构中自旋转移矩驱动的磁矩翻转和进动.通过线性展开包括自旋转移矩项的Landau-Lifshitz-Gilbert方程并使用稳定性分析方法,得到了包括准平行稳定态、准反平行稳定态、伸出膜面进动态以及双稳态的磁性状态相图.发现通过调节电流密度和外磁场的大小可以实现磁矩从稳定态到进动态之间的转化以及在两个稳定态之间的翻转.翻转电流随外磁场的增加而增加,并且受自旋极化方向的影响.当自旋极化方向和自由层易磁化轴方向平行时,翻转电流最小;当自旋极化方向和自由层易磁化轴方向垂直时,翻转电流最大.通过数值求解微分方程,给出了不同磁性状态磁矩随时间的演化轨迹并验证了相图的正确性.  相似文献   

4.
自旋转矩临界电流过大的问题长期以来一直为人们所关注.本文提出,可以通过引入面外应力即引入应力各向异性场来降低退磁场,从而降低自旋转矩的临界电流.本文采用四分量分布式自旋电路模型计算了横向自旋阀由注入端输运到探测端(自由层)的极化电流大小.利用Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski方程数值研究了存在应力时,横向自旋阀中自旋转矩引起的自由层磁矩翻转的性质.结果表明,适当选择应力方向可使面外退磁场得到有效补偿,从而显著降低自旋转矩临界电流.另外,随着应力提高和退磁场的减小,磁矩翻转时间也大大减小.  相似文献   

5.
金伟  万振茂  刘要稳 《物理学报》2011,60(1):17502-017502
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. 关键词: 自旋转移矩效应 微磁模拟 磁性自旋阀 混沌  相似文献   

6.
以磁隧道结/重金属层组成的三端口磁隧道结为理论模型,通过对包含自旋转移矩和自旋轨道矩的Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG)方程做线性化稳定性分析,研究了自旋轨道矩协助自旋转移矩驱动的磁化强度翻转.发现在自旋轨道矩协助下,磁矩的翻转时间极大减小,翻转时间随自旋轨道矩电流密度的增大而减小,且自旋转移矩和自旋轨道矩的结合可实现零磁场的磁化翻转.另外,相比自旋轨道矩的类阻尼项,类场项在磁化强度的翻转中起着主导作用,且自旋轨道矩类场项的出现也可以减小磁化强度的翻转时间,磁化强度翻转时间随自旋轨道矩类场项强度的增大而减小.  相似文献   

7.
盛宇  张楠  王开友  马星桥 《物理学报》2018,67(11):117501-117501
利用氧化钽缓冲层对垂直各向异性钴铂多层膜磁性的影响,构想并验证了一种四态存储器单元.存储器器件包含两个区域,其中一区域的钴铂多层膜[Pt(3 nm)/Co(0.47 nm)/Pt(1.5 nm)]直接生长在热氧化硅衬底上,另一个区域在磁性膜和衬底之间沉积了一层氧化钽作为缓冲层[TaO x(0.3 nm)/Pt(3 nm)/Co(0.47 nm)/Pt(1.5 nm)],缓冲层导致两个区域的垂直磁各向异性不同.在固定的水平磁场下对器件施加与磁场同向的电流,由于电流引起的自旋轨道耦合力矩,两个区域的磁化取向均会发生翻转,且拥有不同的临界翻转电流.改变通过器件导电通道的电流脉冲形式,器件的磁化状态可以在4个态之间切换.本文器件的结构为设计自旋轨道矩存储器件提供了新的思路.  相似文献   

8.
郝建红  高辉 《物理学报》2013,62(5):57502-057502
针对基于磁性隧道结的赝自旋阀磁随机存储器, 使用带斜面切口环形结构自由层, 抛弃采用厚度改变矫顽力的方式, 降低了磁性隧道结的面积电阻, 改进了垂直电流磁随机存储器. 通过集成工艺中淀积的二次效应生成磁环的切口, 利用微磁学方法计算分析了自由层的磁化反转特性, 结果表明该模型具有低串扰、低面积电阻、高磁阻率以及较强的抗干扰性能. 关键词: 自由层结构 磁化翻转 微磁 VMRAM  相似文献   

9.
从自旋扩散方程和欧姆定律出发研究了铁磁层到有机半导体的自旋注入,得到了系统的电流自旋极化率。有机半导体中的载流子为自旋极化子和不带自旋的双极化子,极化子比率在有机半导体内随输运距离变化。通过计算发现匹配的铁磁和有机半导体电导率有利于自旋注入;通过调节界面电阻自旋相关性,电流自旋极化率可获得很大程度提高;极化子比率衰减速率对有机半导体电流自旋极化率具有非常重要的影响。  相似文献   

10.
李成  蔡理  王森  刘保军  崔焕卿  危波 《物理学报》2017,66(20):208501-208501
由于石墨烯的电导率相比典型的金属材料更大,自旋弛豫时间更长,自旋轨道相互作用更弱,从而在相同的注入电流情况下,自旋电流在石墨烯材料中的耗散作用更弱.基于自旋传输和磁化动力学耦合模型,研究了石墨烯沟道全自旋逻辑器件的开关特性.结果显示,在相同的电源电压下和器件尺寸下,石墨烯沟道材料的全自旋逻辑器件磁矩翻转时间比Cu沟道更短,流入输出纳磁体的自旋电流更大.同时,长度越短、宽度越窄的沟道其开关时间更短,功耗更小.在满足磁体磁矩翻转的临界开关电流的情况下,石墨烯沟道的可靠工作长度也显著大于Cu沟道.所以石墨烯材料是相比于金属材料更理想的沟道材料.另外,通过合理选择沟道尺寸,能进一步降低器件开关时间和功耗.上述结论为全自旋逻辑器件的优化设计与应用提供了理论参考.  相似文献   

11.
Recently, it has been predicted that a spin-polarized electrical current perpendicular to plane directly flowing through a magnetic element can induce magnetization switching through spin-momentum transfer. In this Letter, the first observation of current-induced magnetization switching (CIMS) in exchange-biased spin valves (ESPVs) at room temperature is reported. The ESPVs show the CIMS behavior under a sweeping dc current with a very high critical current density. It is demonstrated that a thin ruthenium (Ru) layer inserted between a free layer and a top electrode effectively reduces the critical current densities for the CIMS. An "inverse" CIMS behavior is also observed when the thickness of the free layer increases.  相似文献   

12.
任敏  张磊  胡九宁  董浩  邓宁  陈培毅 《中国物理 B》2009,18(5):2006-2011
<正>This paper proposes a symmetry ensemble model for the magnetic dynamics caused by spin transfer torque in nanoscale pseudo-spin-valves,in which individual spin moments in the free layer are considered as subsystems to form a spinor ensemble.The magnetization dynamics equation of the ensemble was developed.By analytically investigating the equation,many magnetization dynamics properties excited by polarized current reported in experiments,such as double spin wave modes and the abrupt frequency jump,can be successfully explained.It is pointed out that an external field is not necessary for spin wave emitting(SWE) and a novel perpendicular configuration structure can provide much higher SWE efficiency in zero magnetic field.  相似文献   

13.
孙明娟  刘要稳 《物理学报》2015,64(24):247505-247505
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.  相似文献   

14.
吕刚  张红  侯志伟 《物理学报》2018,67(17):177502-177502
基于自由层与钉扎层均为垂直磁各向异性的自旋阀结构,采用微磁学模拟与傅里叶分析相结合的技术,研究了极化层磁矩小角度倾斜情形下自由层磁矩的进动翻转特性.通过沿样品垂直膜面方向同时施加电流与磁场,观察到自由层磁矩垂直膜面方向分量的平均值随磁场的演化翻转曲线中出现了多个凹槽.模拟研究结果表明:在一定的电流范围内,凹槽出现的位置与电流大小无关;而在固定的应用电流下,凹槽出现的位置将会受到样品厚度的影响;在凹槽区域内,非一致进动模式、自旋驻波模式、局域自旋波模式等多种磁振荡模式被激发.通过傅里叶分析,得到了各种磁振荡模式的频谱,频谱中的频率分布体现出了倍频以及间谐波的频率特性.  相似文献   

15.
王日兴  贺鹏斌  肖运昌  李建英 《物理学报》2015,64(13):137201-137201
本文在理论上研究了铁磁/重金属双层薄膜结构中自旋霍尔效应自旋矩驱动的磁动力学. 通过线性稳定性分析, 获得了以电流和磁场为控制参数的磁性状态相图. 发现通过调节电流密度和外磁场, 可以获得不同的磁性状态, 例如: 平面内的进动态、平面内的稳定态以及双稳态. 当外磁场的方向在一定的范围时, 通过调节电流密度可以实现磁矩的翻转和进动. 同时, 通过数值求解微分方程, 给出了这些磁性状态磁矩的演化轨迹.  相似文献   

16.
Spin pumping in yttrium-iron-garnet(YIG)/nonmagnetic-metal(NM) layer systems under ferromagnetic resonance(FMR) conditions is a popular method of generating spin current in the NM layer.A good understanding of the spin current source is essential in extracting spin Hall angle of the NM and in potential spintronics applications.It is widely believed that spin current is pumped from precessing YIG magnetization into NM layer.Here,by combining microwave absorption and DC-voltage measurements on thin YIG/Pt and YIG/NM_1/NM_2(NM_1 =Cu or Al,NM_2 =Pt or Ta),we unambiguously showed that spin current in NM,instead of from the precessing YIG magnetization,came from the magnetized NM surface(in contact with thin YIG),either due to the magnetic proximity effect(MPE) or from the inevitable diffused Fe ions from YIG to NM.This conclusion is reached through analyzing the FMR microwave absorption peaks with the DC-voltage peak from the inverse spin Hall effect(ISHE).The voltage signal is attributed to the magnetized NM surface,hardly observed in the conventional FMR experiments,and was greatly amplified when the electrical detection circuit was switched on.  相似文献   

17.
The influence of the conduction-electron spin magnetization density, induced in a two-dimensional electron layer by a microwave electromagnetic field, on the reflection and transmission of the field is considered. Because of the induced magnetization and electric current, both the electric and magnetic components of the field should have jumps on the layer. A way to match the waves on two sides of the layer, valid when the quasi-two-dimensional electron gas is in the one-mode state, is proposed. By following this way, the amplitudes of transmitted and reflected waves as well as the absorption coefficient are evaluated.  相似文献   

18.
We conducted a detailed study of hard axis magnetic field (Hhard) dependence on current-induced magnetization switching (CIMS) in MgO-based magnetic tunnel junctions (MTJs) with various junction sizes and various uniaxial anisotropy fields. The decreases in critical current density (Jc) and the intrinsic critical current density (Jc0) estimated from the pulse duration dependence on Jc in CIMS are observed when applying Hhard for all MTJs. The decrease in energy barrier of CIMS is also observed except for the largest sample. These results indicate that the reduction of Jc is attributable to both the increase of spin-transfer efficiency and the decrease in energy barrier in the case of applying Hhard. The Jc0 decreases with increase in the mutual angle between the direction of magnetization and the easy axis (θf), which is consistent with the theoretical prediction proposed by Slonczewski. The degree of the reduction of Jc0 for the same value of Hhard decreases with decreasing size of MTJs. This behavior is considered to be related to not only decrease in θf due to the increase in anisotropy field in MTJs, but also to the increase in the variance of the initial angle of magnetization due to the thermally activated magnon excitation. The stable switching endurance related to CIMS was observed in a wide range of MTJ sizes when applying Hhard. Moreover, we proposed a new architecture and a new switching method considering write disturbance. These results would be useful for application to spin memory and other spin-electronic devices.  相似文献   

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