自旋阀中自旋转移力矩效应研究

摘要

自旋转移力矩是继巨磁电阻之后自旋电子学的又一重要发现，基于此效应可以实现电流对局域磁矩或自旋方向的控制，是目前基于自旋电子学原理构建新一代高效率、低能耗、非易失磁性存储器的核心技术。因此掌握磁性与非磁性异质或多层结构中自旋转移矩的物理特性并实现人为操控，是目前自旋电子学领域内的前沿问题。因此，本论文以经典的自旋阀多层膜结构为研究对象，通过对自旋阀中各向异性磁电阻与巨磁电阻在微波磁场和自旋转移力矩驱动下的自旋整流强度的空间关系以及线型的研究，获得了在此类结构中自旋转移力矩的物理特性，主要结论如下：
　　1.建立了自旋阀结构的自旋整流理论。基于经典的自旋整流理论获得了自旋阀中巨磁电阻与各向异性磁电阻机制在微波磁场和自旋转移力矩驱动下整流强度随空间的变化规律以及共振峰的对称线型。其中微波磁场驱动的共振线型为反对称线型，自旋转移力矩中的垂直分量驱动的共振线型也为反对称线型，而平行分量驱动的共振线型为对称线型。
　　2.依据各种效应空间对称性的不同，获得了自旋转移力矩所引起的动力学特性。发现自旋阀中两个磁性层的磁化强度相对夹角是决定自旋转移力矩强度的重要因素，其自旋整流机制在高场下为各向异性磁电阻和微波磁场耦合项为主，低场下以巨磁电阻和自旋转移力矩耦合项为主。而且在面内磁化的情况下，自旋阀中自旋转移力矩的垂直分量占据主导。在垂直磁化的自旋阀中，发现了自旋转移力矩的平行分量的贡献，两种力矩的相对强度可以通过磁化强度相对夹角进行人为操控。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 自旋电子学的兴起——巨磁电阻

1.2 自旋转移力矩（spin transfer torque）

1.3 本论文的研究内容

参考文献

第二章 样品制备及表征基础理论

2.1 磁控溅射

2.2 振动样品磁强计（VSM）

2.3 电测量系统

2.4 自旋整流效应

2.5 磁化强度动力学

参考文献

第三章 自旋阀中自旋整流理论

3.1 自旋阀中磁性层磁化强度稳定位置

3.2 自旋阀中磁化强度动力学

3.3 自旋阀中自旋整流强度

3.4 本章小结

参考文献

第四章 自旋阀中自旋整流探测

4.1 自旋阀样品结构

4.2 磁性与输运参数测量

4.3 整流信号空间关系测量及不同机制分离

4.4 磁场面外情形

4.5 本章小结

第五章 结束语

在学期间的研究成果

致谢