Диссертация (1091595)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования «Московский технологический университет» (МИРЭА)На правах рукописиВинокуров Дмитрий ЛеонидовичФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ МАГНИТОРЕЗИСТИВНОЙПАМЯТИ С ЗАПИСЬЮ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОЛЕМ НАОСНОВЕ НАНОСЛОЯ ФЕРРИТА ВИСМУТАСпециальность 05.27.01 – Твердотельная электроника, радиоэлектронныекомпоненты, микро- и нано- электроника, приборы на квантовых эффектахдиссертация на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукНаучный руководитель:Морозов Александр Игоревич,доктор физико-математических наук,профессор кафедры общей физикиМосковского физико-технического института(государственного университета)Научный консультант:Фетисов Юрий Константиновичдоктор физико-математических наук, директорНОЦ «Магнитоэлектрические материалы и устройства»Московского технологического университета (МИРЭА)Москва – 20162СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................4ГлаваI.СУЩЕСТВУЮЩИЕПРЕДСТАВЛЕНИЯОМАГНИТОРЕЗИСТИВНОЙ ПАМЯТИ (обзор) ................................................11ГлаваII.БИСТАБИЛЬНОЕСОСТОЯНИЕВМАГНИТНЫХНАНОСТРУКТУРАХ...........................................................................................422.1.

Две легкие оси в плоскости слоя........................................................422.2. Переход намагниченности между положением в плоскости слоя иперпендикулярным к слою направлением..........................................................492.3. Итоги второй главы..............................................................................53Глава III. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ ПАРАМЕТРА ПОРЯДКА ВМУЛЬТИФЕРРОИКЕ – СЛАБОМ ФЕРРОМАГНЕТИКЕ................................543.1.

Гладкая некомпенсированная поверхность полубесконечногообразца....................................................................................................................543.2.Гладкаякомпенсированнаяповерхностьполубесконечногообразца....................................................................................................................593.3. Итоги третьей главы.............................................................................61ГлаваIV.ДВУХСЛОЙНАЯНАНОСТРУКТУРАФЕРРОМАГНЕТИК-МУЛЬТИФЕРРОИК..............................................................................................634.1.

Поверхностные искажения и энергия взаимодействия магнитныхпараметров порядка в системе ферромагнетик-мультиферроик......................644.2.Численноемоделированиемагнитнойструктурыкомпенсированной границы раздела ферромагнетик-мультиферроик…........724.3. Магнитоупругое взаимодействие в системе ферромагнетикмультиферроик......................................................................................................794.4.ПринципустройстваMERAMнаосновеобменноговзаимодействия со слоем мультиферроика.........................................................8534.5.Условиенанослояпереключенияэлектрическимнамагниченностиполем,приложеннымферромагнитногокнанослоюмультиферроика.....................................................................................................874.6.

Оценка минимального латерального размера бита...........................884.7. Итоги четвертой главы.........................................................................88Глава V. ОБМЕННАЯ СВЯЗЬ НАНОСЛОЯ МУЛЬТИФЕРРОИКА BiFeO3 СНАНОСЛОЕМ ФЕРРОМАГНЕТИКА Co0,9Fe0,1................................................905.1. Магнитная структура границы раздела..............................................915.2.

Энергия взаимодействия слоев...........................................................945.3. Численное моделирование параметров порядка вблизи границыраздела слоев..........................................................................................................965.4. Обменный и магнитоупругий вклад в энергию взаимодействияслоев........................................................................................................................995.5. Итоги пятой главы..............................................................................101ГлаваVI.ЭВОЛЮЦИЯВЕКТОРААНТИФЕРРОМАГНЕТИЗМАМУЛЬТИФЕРРОИКА BiFeO3 В ПРОЦЕССЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ЕГОСЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ............................................1026.1.

Модель для энергии магнитной анизотропии.................................1036.2.Численноемоделированиеврамкахфеноменологическоймодели...................................................................................................................1046.3.Теоретическиерекомендациидлясозданияпрототиповмагниторезистивной памяти нового поколения..............................................112ЗАКЛЮЧЕНИЕ...................................................................................................113ЛИТЕРАТУРА.....................................................................................................1164ВВЕДЕНИЕАктуальность темыБлагодарясвоимуникальнымособенностям,многослойныенаноструктуры нашли широкое применение в устройствах магнитногохранения информации.

В частности, многослойные пленки с эффектамигигантского и туннельного магнетосопротивления используются в качествесенсоров в считывающих головках жестких магнитных носителей (дисков).Использование таких сенсоров позволило увеличить плотность записиинформации до 740 Гбит на квадратный дюйм и создать устройства памятиемкостью до 4 Тбайт. Одним из основных факторов, определяющихмагнитные свойства многослойной наноструктуры, является модификациямагнитного упорядочения слоев, обусловленная межслойным магнитнымвзаимодействием.Повышенный интерес к наноструктуре с электрочувствительным слоемферрита висмута обусловлен перспективой создания устройства памятиновогопоколения,функционирующегоприкомнатнойтемпературе:магниторезистивной памяти с записью электрическим полем (MERAM).Основная идея MERAM состоит в отказе от использования электрическихтоков в процессе записи и переход на запись электрическим полем. Такоеустройство сможет заменить большинство существующих устройств памятиввиду его явных преимуществ: быстродействия, энергонезависимости,малогопотребленияинформации,энергии,радиационнойнеограниченногостойкостиивременивозможностихранениядальнейшейминиатюризации.Создание прототипов устройств MERAM, рассчитанных на широкоеприменение, осложнено рядом нерешенных вопросов теории многослойныхмагнитных наноструктур.

Они связаны с усложнением задач о механизмевзаимодействия параметров порядка в многослойных наноструктурах приучете влияния границ раздела слоев и поверхностных свойств отдельных5материалов. Именно механизм взаимодействия, в конечном счете, определяетфункциональность таких устройств памяти. Часто информация о структуреграниц раздела очень ограничена, что может привести к неправильнойинтерпретации экспериментальных данных о свойствах многослойныхструктур.Посколькувнанослояхповерхностныеявленияиграютпервостепенную роль, их исследование, наряду с фундаментальным,представляет и существенный прикладной интерес.В литературе присутствует информация о ряде попыток созданияMERAM, однако систематизированная информация по данному вопросуотсутствует. Это, в конечном счете, приводит к тому, что экспериментальныепрототипы не выходят за рамки исследовательских лабораторий, ни о какойкоммерциализации и внедрении технологий говорить не приходится.Цель и задачи работыПеречисленные проблемы, возникающие при создании MERAM,определили направление исследований данной работы.

Оно нацелено нарасширениетеоретическихпредставленийомагнитоэлектрическихвзаимодействиях в магнитных наноструктурах. Целью работы являетсятеоретическое исследование механизма взаимодействия между слоем длязаписи информации и электрочувствительным слоем, а также теоретическоеобоснование путей создания магниторезистивной памяти с записьюэлектрическим полем.Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:рассмотреть влияние поверхности на магнитную структуру тонкихпленок мультиферроика со слабым ферромагнетизмом;найти конфигурацию магнитных параметров вблизи границы разделавзаимодействующих слоев;получить выражение для энергии межслойного взаимодействия;определить относительную и абсолютную величину вкладов обменного иупругого взаимодействий в энергию межслойного взаимодействия;6провестианализнамагниченностиисформулироватьферромагнитногослояусловияпереключенияэлектрическимполем,приложенным к слою феррита висмута;получить ограничения на размеры ячейки магниторезистивной памяти,связанные с существованием суперпарамагнитного предела;исследовать условия существования бистабильного состояния вферромагнитном слое записи информации;исследовать эволюцию магнитных параметров порядка в процессепереключениясегнетоэлектрическойполяризацииферритависмутаэлектрическим полем;сформулировать теоретические рекомендации для разработчиковтехнологииустройствMERAM:оптимальныевариантысрезаэлектрочувствительного слоя феррита висмута, деформации, созданнойподложкой, и направления приложения электрического поля.Методы исследованияРешение поставленных задач осуществлялось с использованиемсовременных методов теоретической физики.

В линейном приближениирасчет искажений магнитных параметров порядка слоев, вызванныхмежслойным обменным взаимодействием на границе раздела феррит висмута– ферромагнитный слой, а также расчет энергии взаимодействия слоевпроводились аналитическими методами в рамках теории среднего поля. Привыходезарамкилинейногоприближенияиспользоваласьсистемасимвольных вычислений Maplesoft Maple 15, в которой проводилосьчисленное моделирование. Методом численного моделирования в рамкахпредложеннойанизотропиифеноменологическойисследованамультиферроикавэволюцияпроцессеполяризации электрическим полем.моделидлямагнитныхпереключенияэнергиимагнитнойпараметровпорядкасегнетоэлектрической7Научная новизнаНаучная новизна работы заключается в том, что в ней впервые:Исследовановлияниеповерхностинаскосподрешетокдвухподрешеточного антиферромагнетика, обусловленный взаимодействиемДзялошинского-Мория.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации