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1、磁性异质结的自旋动力学模拟磁性异质结的自旋动力学模拟 随着科技的发展,人们把目标从只注重于电子的电荷属性上迁移到自旋属性 上,这带来了全新的学科自旋电子学。自旋电子学同时考虑了电子的自旋和 电荷属性,在传统的工艺上进行创新,利用自旋属性辅助或者替代原有的电学器 件,如自旋微波振荡器、磁存储器等。 1988 年,GMR 效应的发现极大地促进了自旋电子学的发展,其商业化进程非 常迅速,过去的几十年里,磁盘的存储空间一再扩大,读写速度也不断提升,而 GMR 效应也被应用于多个领域,取得了巨大的成功。在后续的研究中,自旋电子学 也继续取得突破,包括隧穿磁电阻、自旋转移矩效应、自旋轨道矩、二维电子材 料
2、和拓扑绝缘体等方向的重要突破。 商业转化也在同步进行,目前 STT-MRAM 的生产、 自旋电子学在半导体器件中 的应用于技术的更新都是成功的商业应用。 本文的研究内容主要聚焦在自旋微波 振荡器。 首先,我们从现有的自旋动力学模型(LLG 方程)进行出发,引入自旋转移矩 进行分析和计算,同时考虑短波长磁振子激发的影响,引入 BBS 模型计算在 FM/NM/FM 结构中设计自旋微波振荡器的可行性,并计算其性能。 同时我们对 LLGS 方程与 BBS 方程的运算结构进行对比分析,二者都获得了稳定的进动,可以实现 设计自旋微波振荡器的目的。 在进一步的研究中,我们采取人工合成反铁磁结构替代原有的三明治磁性异 质结结构,在这种结构中考虑 RKKY 相互作用,继续应用 BBS 模型进行模拟计算, 我们计算得到了 THz 级别的振荡信号。我们对两层磁矩进行了进一步探究,对电 流、 磁性层厚度、 RKKY 相互作用强度与微波频率和输出功率的影响进行了研究。 我们的研究为探索太赫兹自旋电子学器件提供了新思路。