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随着信息技术的发展和人们对存储技术要求的不断提高，研发新型的存储器件就顺其自然地成为了当今科研的一个热点课题。如何制备出满足现代人们所需求的快速、高效、大容量、易携带的存储器，需要强大的理论作为支撑。上世纪末有研究人员在理论上预言自旋转移矩效应（STT），可以在电流驱动下实现信息存储，这就为后来的自旋转移矩磁性随机性存储器（STT-MRAM）的研发提供了理论上的支持。STT-MRAM的核心是磁性隧道结（MTJ），它是由钉扎的铁磁层/非铁磁层/自由的铁磁层构成，其中自由层磁矩的翻转特性可以直接反映出存储器的性能。 本文主要通过理论建立模型，采用Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski（LLGS）方程数值计算模拟出磁性隧道结中自由层磁矩的进动和其翻转轨迹，在除了STT效应之外，还对其它影响磁矩进动的效应进行了讨论。基于隧道结的三层膜结构及其理论，并提出多层膜结构辅助磁矩的翻转，主要内容如下： 1.介绍磁性存储器件的进程、研究意义和应用前景。并对自旋电子学中的磁性随机性存储器原理的相关理论做简述。 2.介绍铁磁学中一些基础理论，主要对物质的磁性起源、物质的抗磁特性和顺磁特性，以及铁磁物质的基本特性进行说明。同时简述了在铁磁性材料在稳恒场下的一致进动情况。 3.运用宏自旋模型和LLGS方程，分别计算并模拟在垂直磁化的自旋阀（SV）和隧道结（MTJ）中自由层磁矩的翻转与其厚度之间的依赖关系，并讨论了类场项对磁化强度翻转过程的作用。研究表明，自由层厚度的大小可以直接影响磁化强度的翻转速度和翻转时间，而类场项可以提高磁矩的翻转速度。 4.基于上述对垂直磁化隧道结的研究，为了提高磁矩的翻转速度、减小翻转电流，引入其它辅助翻转机制。重点研究了反常霍尔效应（Anomalous Hall effect，AME）对自旋转移矩效应（Spin-Transfer Torque effect，STT）的辅助翻转机理。研究表明，由于反常霍尔矩的辅助，可以有效的减小自由层磁化强度的临界电流，与此同时加快了磁矩从“-1”位置到“0”位置的翻转速度，从而减小了磁化强度整体的翻转时间，实现了对磁化强度翻转辅助的作用。另外简单介绍了拉什巴效应（Rashba effect）对磁矩翻转的影响。 5.在三层膜的基础上提出五层膜结构模型，采用垂直磁化五层膜模型与原始垂直磁化的三层膜模型进行对比，给出相应磁化矢量的进动轨迹以及翻转时间对比图。随后在面内磁化的五层膜结构中提出两种偏置结构：一种是钉扎层偏置，另一种是自由层偏置。并分别讨论偏置结构对磁矩翻转的影响。结果表明在垂直磁化结构中，五层膜结构可以明显地加快磁矩的翻转速度。在面内磁化的五层膜结构中，无论是钉扎层偏置还是自由层偏置都可以提高磁矩的翻转速度，但相比钉扎层偏置自由层的偏置可以实现更快地翻转。