Перечень сокращений и обозначений .............................................................................. 4
Введение .............................................................................................................................. 5
Глава 1. Спинтронные устройства и способы их моделирования ............................. 12
1.1 Магнитный туннельный переход .................................................................... 12
1.2 Моделирование магнитной оперативной памяти с произвольным
доступом .................................................................................................................... 20
1.2.1 Моделирование магнитной оперативной памяти с полевым
переключением ..................................................................................................... 20
1.2.2 Моделирование магнитной оперативной памяти с записью эффектом
переноса спина ...................................................................................................... 22
1.2.3 Моделирование магнитной оперативной памяти с записью спин-
орбитальным переносом спина электрона ......................................................... 24
1.3 Моделирование туннельного магниторезистивного сенсора ......................... 26
1.4 Моделирование спинтронных наногенераторов ............................................. 29
Выводы к главе 1 ....................................................................................................... 30
Глава 2. Разработка универсальной компактной модели магнитного туннельного
перехода ............................................................................................................................ 31
2.1 Маршрут проектирования гибридных спинтронно-электронных схем ........ 31
2.1.1 Микромагнитный подход ........................................................................... 32
2.1.2 Макроспиновый подход .............................................................................. 32
2.2 Стохастическое уравнение Ландау-Лифшица-Гильберта-Слончевского ..... 33
2.2.1 Эффективное и термическое поле ............................................................. 35
2.2.2 Спин-трансферный вращающий момент и спин-орбитальный
вращающий момент .............................................................................................. 45
2.3 Компактная модель магнитного туннельного перехода ................................. 47
2.3.1 Архитектура компактной модели .............................................................. 48
2.3.2 Реализация модели. Численный метод Рунге-Кутты-Хейна ................... 51
2.3.3 Конструкции магнитного туннельного перехода ..................................... 53
Выводы к главе 2 ....................................................................................................... 55
Глава 3. Экспериментальная и микромагнитная верификация модели .................... 57
3.1 Образец и экспериментальная методика ST-FMR ........................................... 57
3.2 Результаты эксперимента ................................................................................... 59
3.3 Калибровка и валидация компактной модели в симулятор схем .................. 62
3.4 Микромагнитная верификация модели ............................................................ 68
Выводы к главе 3 ....................................................................................................... 72
Глава 4. Исследование и разаработка туннельного магнеторезистивного сенсора .............................................................................................................................. 74
4.1 ТМР-сенсор в мостовой схеме Уитстона ......................................................... 74
4.2 Аналитическое исследование электрических характеристик ТМР-сенсора 79
4.2.1 Чувствительность сенсора .......................................................................... 79
4.2.2 Коэффициент передачи сенсора ................................................................. 84
4.2.3 Минимальное поле детектирования .......................................................... 85
4.3 Методика разработки ТМР-сенсора .................................................................. 85
4.4 Разработка ТМР-сенсора .................................................................................... 87
4.4.1 Требования к разработке ТМР-сенсора ..................................................... 88
4.4.2 Подбор конструкционных параметров МТП ............................................ 88
4.4.3 Коэффициент передачи и минимальное поле детектирования ТМР-сенсора ................................................................................................................... 91
4.4.4 Оценка напряжения смещения на дифференциальном выходе сенсора 94
4.4.5 Проектирование ТМР-сенсора ................................................................... 96
Выводы к главе 4 ....................................................................................................... 99
Заключение ..................................................................................................................... 101
Список использованных источников ........................................................................... 104
Акт о внедрении результатов ..................................................................................... 115
