< Terug naar vorige pagina

Project

Niet-lineaire karakterisering en modellering van Magnetic Tunnel Junction (MTJ) -gebaseerde magnetische sensoren

Een magnetische tunneljunctie (MTJ) bestaat uit de vrije laag (FL), vastgezette laag (PL) en de antiferromagnetische (AFM) laag. De AFM-laag fixeert de magnetisatie-oriëntatie van de PL via uitwisselingskoppeling. De FL en PL worden gescheiden door een dunne, kristallijne MgO-barrière. Elektronen tunnelen door de MgO-isolerende laag, wat resulteert in elektrische geleidbaarheid, die afhangt van de relatieve oriëntatie tussen de magnetisaties van de FL en PL. Er wordt aangenomen dat de PL perfect gefixeerd is terwijl de FL vrij is om te bewegen als reactie op het externe magnetische veld. Hoewel wordt aangenomen dat de PL is vastgesteld, wordt deze in feite vastgepind door een eindige energie. Kamertemperatuur thermische magnetiseringsfluctuaties (dat wil zeggen, lineaire magnetisatiedynamica) van zowel FL als PL zijn de belangrijkste bron van magnetische ruis en kunnen worden gekwantificeerd door hun ferromagnetische resonantie (FMR) -modi. Een andere bron van magnetisatiedynamica in MTJ's is het stroomgeïnduceerde draaimomenteffect, dat een directe overdracht van impulsmoment van de spin-gepolariseerde elektronen naar de lokale magnetisatie beschrijft. Dit effect beïnvloedt de thermische magnetiseringsfluctuaties en de bijdrage ervan kan direct in het gemeten FMR-spectrum worden waargenomen. MTJ's vertonen ook niet-lineaire kenmerken: niet-lineaire voorspanningsspanningsafhankelijkheid van de tunnelmagnetoweerstand (TMR) en spin-koppeleffecten. De interactie tussen de lineaire magnetisatiedynamica van de MTJ's en niet-lineaire karakteristieken resulteert in niet-lineaire magnetisatiedynamica. Dit laatste kan worden gekwantificeerd door de sub-harmonischen van de FL- en PL FMR-modi, evenals door de 'splitmodus' die zich boven de frequentie van de FL bevindt. De resulterende niet-lineaire magnetisatiedynamiek wordt geïnterpreteerd via micromagnetische modellering. De auteur geeft fysieke verklaringen voor de waargenomen niet-lineaire effecten en werkt hun toepassingen uit. Dit werk zal worden voortgezet in het kader van postdoctoraal onderzoek.

Datum:27 aug 2018  →  11 mrt 2019
Trefwoorden:ferromagnetic resonance, magnetic tunnel junction, measurement techniques, nonlinear magnetization dynamics, micromagnetic modeling
Disciplines:Nanotechnologie, Ontwerptheorieën en -methoden, Communicatie, Communicatietechnologie
Project type:PhD project