《磁性隧道結中垂直自旋轉矩效應的微磁研究》是依託復旦大學，由張宗芝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：磁性隧道結中垂直自旋轉矩效應的微磁研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張宗芝
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
磁性隧道結是磁性隨機存儲器（MRAM）的首選記錄單元材料，研究流過納米存儲單元的自旋極化電流所產生的轉矩作用是當前國際磁學界的一個重要熱點領域。與近幾年研究較多的面內自旋轉矩效應相比，2008年新發現的垂直自旋轉矩效應是電流驅動隧道結磁化翻轉的又一關鍵因素，對研發電流直接操控的自旋轉矩型MRAM至關重要。然而有關該效應的物理機理、特性和作用等基礎性研究才剛剛起步，亟待深入探討。本課題擬採用微磁學方法，發展隧道結中的自旋轉矩模型，研究垂直自旋轉矩與偏壓、隧道結結構對稱性等因素的依賴關係，闡明垂直自旋轉矩效應的物理機制，進而理論最佳化隧道結器件結構，探討降低翻轉電流的有效方法和途徑，為發展新型電流直接驅動的MRAM奠定理論基礎。
結題摘要
對納米尺度磁性器件中自旋極化電流直接調控磁矩的行為特性開展系統深入研究，將極大推進自旋轉矩型磁性隨機存儲器和微波振盪器等新型自旋電子器件的開發。本項目針對自旋閥和磁性隧道結中自旋轉矩效應的機理和其它一些關鍵科學技術問題開展了系列研究。在該項目資助下，共發表了24篇SCI論文(含APL 10篇)。項目執行期間主要取得以下結果：（1）開發了包含自旋轉移矩垂直項的微磁模擬程式，研究了磁性隧道結器件中面內和垂直項共存時電流驅動的磁動力學特性，揭示了垂直轉矩項對磁化翻轉的加速作用依賴於電流方向；（2）設計了一種翻轉速度能夠提高近10倍的“垂直-面內”雙自旋極化型先進自旋閥結構，並發現其自旋轉矩強度表現為“不翻轉、翻轉、和周期振盪”三種不同的動力學行為參數空間；（3）建立了經過多次散射後自旋轉矩STT效率因子的解析模型。發現多次反射效應的引入不僅使STT臨界翻轉電流密度降低，而且會改變自由層的進動頻率隨電流變化的對稱性，表現為負電流時頻率變化迅速的特點；（4）在保持強垂直各向異性的前提下，獲得了一種可有效提高Co/Ni多層膜垂直矯頑力的的在位熱處理方法；（5）此外，在反鐵磁垂直交換耦合強度的溫度依賴性、磁阻尼係數的界面影響、納米線中磁疇壁的退釘扎行為和飛秒雷射調控的超快退磁過程等方面也得到不少有意義成果。
