【摘 要】
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近年来,人工智能的不断发展带来了海量数据,数据的识别、处理与存储在当今时代尤为重要,电子器件的不断更新与发展为海量数据的处理提供了强大的助推力。然而,随着摩尔定律逐步接近极限,依靠减小器件尺寸来有效提升器件性能的方式越来越难以满足要求。自旋电子器件作为一种新型电子器件,具有低功耗、高速度、非易失性等诸多优点,在许多领域都展现出极大的应用潜力,如磁随机存取存储器、忆阻器等。自旋轨道力矩效应是自旋电子
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近年来,人工智能的不断发展带来了海量数据,数据的识别、处理与存储在当今时代尤为重要,电子器件的不断更新与发展为海量数据的处理提供了强大的助推力。然而,随着摩尔定律逐步接近极限,依靠减小器件尺寸来有效提升器件性能的方式越来越难以满足要求。自旋电子器件作为一种新型电子器件,具有低功耗、高速度、非易失性等诸多优点,在许多领域都展现出极大的应用潜力,如磁随机存取存储器、忆阻器等。自旋轨道力矩效应是自旋电子学领域的一大重要发现,相较于前两代磁随机存取存储器,基于自旋轨道力矩的磁随机存取存储器性能得到极大提升,基于自旋轨道力矩的忆阻器可应用于人工神经网络的搭建,对神经形态计算的发展具有重要意义。本论文基于磁控溅射生长的Pt/Co2FeSi/MgO多层膜,其中Co2FeSi层厚度范围为1.7～3.0 nm,并在200℃下分别退火20 min和30 min,制备了Hall-bar图案化器件,首先研究了不同Co2 FeSi层厚度和不同退火时间下器件的静态磁性能及其自旋轨道力矩对磁化状态的调控。研究结果表明,退火时间的增加可以有效增强Co2FeSi基异质结的垂直磁各向异性,提高磁化翻转比例,降低临界翻转电流密度。当样品在200℃退火30分钟且Co2FeSi层厚度为2.6 nm时垂直磁各向异性最强,磁化翻转比例最大,样品在200℃退火30分钟且Co2FeSi层厚度为3.0 nm时临界翻转电流密度最低。本文还研究了Pt/Co2FeSi/MgO异质结的忆阻特性,通过自旋轨道力矩实现了器件的多态磁化翻转,通过改变脉冲电流数目和改变脉冲电流幅值的方法实现了器件的仿生突触特性。本研究工作为自旋轨道力矩调控Pt/Co2FeSi/MgO异质结的磁化状态应用于磁随机存取存储器、自旋忆阻器等自旋电子器件提供了一些新的思路。
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