毕业论文精选范文：磁隧道结模型及自旋转移力矩磁随机存储器设计技术研讨

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1、毕业论文精选范文：磁隧道结模型及自旋转移力矩磁随机存储器设计技术研讨----毕业范文论文-->第一章绪论各种半导体存储器，如静态随机存储器(SRAM：StaticRandomAccessMemory)、动态随机存储器(DRAM：StaticRandomAccessMemory)以及闪速存储器(flash)等存储器因具备各自的优点已经得到了深入研究和广泛的应用。然而，随着器件尺寸的缩小，上述存储器的发展遇到了各自的瓶颈，在一定程度上限制了其发展和应用。近年来，磁随机存储器(MRAM：MagicRandomAccessMemory)由于具有良好的性能受到了广泛的关注和研究。...

2、......................................1.1传统存储器的发展及其面临的挑战存储器是电子系统中用于记忆的部件，被用于存储计算机程序和各种数据。电子系统中的全部信息都要保存在存储器中，在需要的时候，可以取出使用或重新把新内容存入。传统的存储器属于半导体存储器，主要是利用半导体器件存储一位二进制代码。从存储器的功能特性进行分类，半导体存储器可以分为两大类：随机存储器(RAM：RandomAccessMemory)和只读存储器(ROM：ReadonlyMemory)。随机存储器数据能够进行数据的写入和读取。但是RAM存储数据只是暂时的，原因是随机

3、存储器具有易失性的特点。RAM主要包括动态随机存储器和静态随机存储器：（1）动态随机存储器：DRAM是利用MOS晶体管的栅电容的充放电来保存信息。其基本存储单元是单管MOSFET，面积小，价格便宜。只不过需要定时的对DRAM进行充电，因为存储器件的栅电容会漏电。另外，其存取速度也较慢。由于存储数据会在断电后立刻消失，所以DRAM是挥发性存储器。DRAM在微机系统里常被用做内存。（2）静态随机存储器：SRAM的存储单元一般为6管MOSFET组成的触发器结构，信息0或l是用触发器的导通和截止状态来表示。但是因为SRAM所用的MOS管较多，所以集成度低、功耗较大、成本也高。另外，S

4、RAM也是挥发性存储器，一旦断电存储数据会立刻消失。但是由于其具有存取速度快、工作稳定、不需要刷新电路，而且使用方便灵活的特点，所以SRAM在微机系统中常被用做小容量的高速缓冲存储器。...................................第二章磁隧道结的基础理论本章主要介绍自旋转移矩磁随机存储器的存储元件-磁隧道结的相关理论。首先要介绍磁隧道结的理论基础磁电阻效应，包括各向异性磁电阻效应、巨磁阻效应和隧穿磁阻效应。然后详细讨论隧穿磁阻效应的隧穿机制和理论模型，以及磁隧道结的磁场式和自旋转移式两种磁矩翻转方式的基本原理。最后分析磁隧道结的材料特性和结构特性。..

5、................................2.1物质磁性2.1.1电子自旋电子具有电荷和自旋(spin)两种固有属性[14-17]。其中的电子自旋是量子效应，与外界条件无关，电子自旋角动量ms如图2.1所示，电子有两种自旋状态，方向是相反的，即自旋向下和自旋向上。1925年荷兰科学家G.Uhlenbeck和S.Goudsmit提出电子自旋的假设，到了1928年，英国理论物理学家Dirac用相对论的波动方程描述电子，提出电子具有自旋属性的概念，解释了为何电子具有1/2自旋。固体电子中具有的电荷和自旋属性开始为人们所掌握和利用。信息存储是信息技术的核心。其中

6、的半导体存储器如SRAM、DRAM等利用了电子的电荷属性，即半导体中的电子和空穴是控于外加电场，产生多子和少子的输运。而磁存储器如磁带、硬盘等外置式存储媒介以及随机存储器则利用了电子的自旋属性，是由铁磁性材料来完成的。2.1.2磁性系统的能量物质磁性是物质中自旋电子集体行为的表现。非磁性物质，如常见的Cu、Ag等材料，其自旋向下和自旋向上的电子数量相同，所以表现为非磁性。磁性物质，自旋向上和自旋向下的电子，其数量是不同的，数量较多的自旋电子的自旋方向表现为宏观磁矩方向，如常见的Co、Fe、Ni等以及其合金材料都是磁性材料。磁矩是描述磁性材料微观粒子磁性的物理量，磁化强度M就是

7、单位体积的磁矩，饱和磁化强度MS就是磁饱和状态的磁化强度。磁性材料的磁宏观行为是由各种能量决定的，即磁化强度的分布取决于磁系统的自由能分布。总的自由能E为包括交换能Eex、磁晶各向异性能Ek、退磁能ED、与外场的相互作用能Ez。所有这些能量最小时，就决定了磁材料的最后磁化方向，即磁矩达到稳态。（1）交换能Eex：交换作用能起源于原子中的电子和电子的库仑相互交换作用，属于量子效应。自旋趋于平行排列是因为电子自旋之间的相互作用，平行排列的结果就导致了磁材料的自发磁化。随着温度升高自发磁化强度会变小，当温度升