基于自旋转移矩效应逻辑器件的建模

发布时间：2025-06-06 00:42

　　近年传统CMOS微电子器件的特征尺寸达到¹0nm的量级,接近原子的直径级别,导致继续按照Moore定律增加单片集成度的想法遭遇瓶颈,于是寻找替代或超越CMOS技术的新技术成为当务之急。自旋电子器件,因其非易失性和逻辑易实现性成为取代CMOS技术的强有力候补。仿照微电子器件的研究方法,可以通过建立描述自旋电子器件物理特性的器件模型,使其兼容已有的电路仿真验证工具,从而设计出逐步取代传统微电子电路的自旋电路或最终形成自旋-CMOS混合电路。基于这种思想,本文通过建模来提供一种研究自旋电子器件的方法,以求事半功倍。自旋电子器件的核心是磁性模块部分,针对该部分,本文首先用等效电路的方法对其进行建模,即通过分析器件的基本特性,采用电路基本元件来等效模拟其特性,建立了适合仿真的等效电路模型并结合HSPICE平台对模型特性进行了仿真验证。然而采用基本元件来模拟器件物理特性的方法存在一些不足,于是选择更严谨的数学模型描述器件磁化动态的方法来建模。本文重点是采用数学模型方法建立三维器件SPICE模型,来描述纳米磁性器件中粒子的物理行为,即磁性薄膜自旋电子器件中粒子磁矩的时域动态变化。...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1Everspin研制的16MbitMRAM

电子科技大学硕士学位论文相关的电子器件的研发和产业化成为继半导体微电子源头的可能性很大[2]。该观点与美国自然科学基金学会应用将预示着第四次工业革命到来[2]的预想相吻合。学，可以字面性地理解为，与自旋相关的电子学或自传统的电子学仅利用电子的电荷这一自由度，同时利的运动。而现在加....

图2-1自旋阀结构示意图

图2-1自旋阀结构示意图[25]件的磁阻（MagnetoResistance,MR）取决于磁层磁矩的相对取向：llel,P)排列时最小，反平行（Anti-parallel,AP）时最大，如图2-2[2对应的结电阻分别是RP和RAP。MR或GMR正比于cos（....

图2-2自旋阀磁阻示意图

(a)(b)图2-2自旋阀磁阻示意图[25]。(a)磁阻原理示意图；(b)MR与θM的关系旋阀或者其他的多层结构器件的磁阻是自旋电子器件的输出信号，比值对于信号噪声不敏感的器件来说很理想。对于GMR和TMR，化都是发生在相邻铁磁材料层的磁矩相对取向或夹角发生了改变时....

图2-3AP与P态对应的磁阻解释[25]

图2-3AP与P态对应的磁阻解释[25]R主要是由铁磁（FM）/非磁（NM）接口处的自旋反射或散射引起射机制随着隔离层的厚度增加会引起周期性的极性交换耦合（AP3[25]所示，用载旋子（极化电子，即带有自旋属性的电子）的路径P和P态的情况；R1指在自旋向上（下）层....

本文编号：4049526