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应力调制的自旋转矩临界电流

郭子政 邓海东 黄佳声 熊万杰 徐初东

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应力调制的自旋转矩临界电流

郭子政, 邓海东, 黄佳声, 熊万杰, 徐初东

Spin-torque critical current tuned by stress

Guo Zi-Zheng, Deng Hai-Dong, Huang Jia-Sheng, Xiong Wan-Jie, Xu Chu-Dong
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  • 自旋转矩临界电流过大的问题长期以来一直为人们所关注. 本文提出,可以通过引入面外应力即引入应力各向异性场来降低退磁场,从而降低自旋转矩的临界电流. 本文采用四分量分布式自旋电路模型计算了横向自旋阀由注入端输运到探测端(自由层)的极化电流大小. 利用Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski方程数值研究了存在应力时,横向自旋阀中自旋转矩引起的自由层磁矩翻转的性质. 结果表明,适当选择应力方向可使面外退磁场得到有效补偿,从而显著降低自旋转矩临界电流. 另外,随着应力提高和退磁场的减小,磁矩翻转时间也大大减小.
    Excessive spin-torque critical current has long been a problem received much attention. In this paper, we suggest that by introducing the out-of-plane stress or the stress anisotropy field, the out-of-plane demagnetizing field can be compensated effectively, and in this way the spin-torque critical current can be reduced. Specifically, the four-component distributed spin-circuit model is used to calculate the polarization current which is transferred from the polarizer to the detector (free layer).The properties of magnetization switching in the free layer of the lateral spin valve are studied under the influence of stress by using the Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski (LLGS) equation. Results show that, if the stress direction is appropriately selected, the out-of-plane demagnetizing field can be effectively compensated, thereby the spin torque critical current can be significantly reduced. Furthermore, as the stress is increased and the demagnetizing field is reduced, the magnetization reversal time is greatly reduced.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61308038,11247015)、广东省自然科学基金博士后科研启动基金(批准号:2013040015235)、广东省高等学校人才引进专项资金和华南农业大学校长科学基金资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61308038, 11247015), the Natural Science Foundation for Dr. Startup Project of Guangdong Province, China (Grant No. 2013040015235), the Guangdong Higher Educational Special Fund for the Introduction of Talents and the Principal Science Foundation of South China Agricultural University.
    [1]

    Yuan X B, Ren J F, Hu G C 2012 Chin. Phys. Lett. 29 067501

    [2]

    Villamor E, Isasa M, Hueso L E, Casanova F 2013 Phys. Rev. B 88 184411

    [3]

    Jin W, Liu Y W 2010 Chin. Phys. B 19 037001

    [4]

    Sun C Y, Wang Z C 2010 Chin. Phys. Lett. 27 077501

    [5]

    Slonczewski J C 1996 J. Magn. Magn. Mater. 159 1

    [6]

    Zhang L, Ren M, Hu J N, Deng N, Chen P Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 2427 (in Chinese)[张磊, 任敏, 胡九宁, 邓宁, 陈培毅 2008 物理学报 57 2427]

    [7]

    Jin W, Wan Z M, Liu Y W 2011 Acta Phys. Sin. 60 017502 (in Chinese)[金伟, 万振茂, 刘要稳 2011 物理学报 60 017502]

    [8]

    Xu H Z, Chen X, Liu J M 2008 J. Appl. Phys. 104 093919

    [9]

    Cimpoesu Dorin, Pham Huy, Stancu Alexandru, Spinu Leonard 2008 J. Appl. Phys. 104 113918

    [10]

    Atxitia U, Chubykalo-FesenkoaN O, Kazantseva N, Hinzke D, Nowak U, Chantrell R W 2007 Appl. Phys. Lett. 91 232507

    [11]

    Koopmans B, Ruigrok J J M, Longa F D, de. Jonge W J M 2005 Phys. Rev. Lett. 95 267207

    [12]

    Jiao X, Ren Y, Zhang Z, Jin Q, Liu Y 2013 IEEE Trans. Magn. 49 3191

    [13]

    Wei H X, He J, Wen Z C, Han X F, Zhan W S, Zhang S 2008 Phys. Rev. B 77 134432

    [14]

    Liu L, Moriyama T, Ralph D C, Buhrman R A 2009 Appl. Phys. Lett. 94 122508

    [15]

    Laua Y C, Oguz K, Rode K, Coey J M D 2013 Eur. Phys. J. B 86 110

    [16]

    Guo Z Z, Hu X B 2013 Acta Phys. Sin. 62 057501 (in Chinese)[郭子政, 胡旭波 2013 物理学报 62 057501]

    [17]

    Zhang H, Zeng D C, Liu Z W 2011 Acta Phys. Sin. 60 067503 (in Chinese)[张辉, 曾德长, 刘仲武 2011 物理学报 60 067503]

    [18]

    Pan J, Zhou L, Tao Y C, Hu J G 2007 Acta Phys. Sin. 56 3521 (in Chinese)[潘靖, 周岚, 陶永春, 胡经国 2007 物理学报 56 3521]

    [19]

    Qian L J, Xu X Y, Hu J G 2009 Chin. Phys. B 18 2589

    [20]

    Zhu B, LO C C H, Lee S J, Jiles D C 2001 J. Appl. Phys. 89 7009

    [21]

    Behin-Aein B, Sarkar A, Srinivasan S, Datta S 2011 Appl. Phys. Lett. 98 123510

    [22]

    Behin-Aein B, Datta D, Sayeef S, Datta S 2010 Nat. Nanotech. 5 266

    [23]

    Behin-Aein B, Salahuddin S, Datta S 2009 IEEE Tran. Nanotech. 8 505

    [24]

    Zhou Y, Bonetti S, Zha C L, Åkerman J 2009 New J. Phys. 11 103028

  • [1]

    Yuan X B, Ren J F, Hu G C 2012 Chin. Phys. Lett. 29 067501

    [2]

    Villamor E, Isasa M, Hueso L E, Casanova F 2013 Phys. Rev. B 88 184411

    [3]

    Jin W, Liu Y W 2010 Chin. Phys. B 19 037001

    [4]

    Sun C Y, Wang Z C 2010 Chin. Phys. Lett. 27 077501

    [5]

    Slonczewski J C 1996 J. Magn. Magn. Mater. 159 1

    [6]

    Zhang L, Ren M, Hu J N, Deng N, Chen P Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 2427 (in Chinese)[张磊, 任敏, 胡九宁, 邓宁, 陈培毅 2008 物理学报 57 2427]

    [7]

    Jin W, Wan Z M, Liu Y W 2011 Acta Phys. Sin. 60 017502 (in Chinese)[金伟, 万振茂, 刘要稳 2011 物理学报 60 017502]

    [8]

    Xu H Z, Chen X, Liu J M 2008 J. Appl. Phys. 104 093919

    [9]

    Cimpoesu Dorin, Pham Huy, Stancu Alexandru, Spinu Leonard 2008 J. Appl. Phys. 104 113918

    [10]

    Atxitia U, Chubykalo-FesenkoaN O, Kazantseva N, Hinzke D, Nowak U, Chantrell R W 2007 Appl. Phys. Lett. 91 232507

    [11]

    Koopmans B, Ruigrok J J M, Longa F D, de. Jonge W J M 2005 Phys. Rev. Lett. 95 267207

    [12]

    Jiao X, Ren Y, Zhang Z, Jin Q, Liu Y 2013 IEEE Trans. Magn. 49 3191

    [13]

    Wei H X, He J, Wen Z C, Han X F, Zhan W S, Zhang S 2008 Phys. Rev. B 77 134432

    [14]

    Liu L, Moriyama T, Ralph D C, Buhrman R A 2009 Appl. Phys. Lett. 94 122508

    [15]

    Laua Y C, Oguz K, Rode K, Coey J M D 2013 Eur. Phys. J. B 86 110

    [16]

    Guo Z Z, Hu X B 2013 Acta Phys. Sin. 62 057501 (in Chinese)[郭子政, 胡旭波 2013 物理学报 62 057501]

    [17]

    Zhang H, Zeng D C, Liu Z W 2011 Acta Phys. Sin. 60 067503 (in Chinese)[张辉, 曾德长, 刘仲武 2011 物理学报 60 067503]

    [18]

    Pan J, Zhou L, Tao Y C, Hu J G 2007 Acta Phys. Sin. 56 3521 (in Chinese)[潘靖, 周岚, 陶永春, 胡经国 2007 物理学报 56 3521]

    [19]

    Qian L J, Xu X Y, Hu J G 2009 Chin. Phys. B 18 2589

    [20]

    Zhu B, LO C C H, Lee S J, Jiles D C 2001 J. Appl. Phys. 89 7009

    [21]

    Behin-Aein B, Sarkar A, Srinivasan S, Datta S 2011 Appl. Phys. Lett. 98 123510

    [22]

    Behin-Aein B, Datta D, Sayeef S, Datta S 2010 Nat. Nanotech. 5 266

    [23]

    Behin-Aein B, Salahuddin S, Datta S 2009 IEEE Tran. Nanotech. 8 505

    [24]

    Zhou Y, Bonetti S, Zha C L, Åkerman J 2009 New J. Phys. 11 103028

  • [1] 邢海英, 郑智健, 张子涵, 吴文静, 郭志英. 应力调控BlueP/X Te2 (X = Mo, W)范德瓦耳斯异质结电子结构及光学性质理论研究. 物理学报, 2021, 70(6): 067101. doi: 10.7498/aps.70.20201728
    [2] 张金帅, 黄秋实, 蒋励, 齐润泽, 杨洋, 王风丽, 张众, 王占山. 低温退火的X射线W/Si多层膜应力和结构性能. 物理学报, 2016, 65(8): 086101. doi: 10.7498/aps.65.086101
    [3] 王森, 蔡理, 崔焕卿, 冯朝文, 王峻, 齐凯. 基于钴和坡莫合金纳磁体的全自旋逻辑器件开关特性研究. 物理学报, 2016, 65(9): 098501. doi: 10.7498/aps.65.098501
    [4] 李细莲, 刘刚, 杜桃园, 赵晶, 吴木生, 欧阳楚英, 徐波. 应力对硅烯上锂吸附的影响. 物理学报, 2014, 63(21): 217101. doi: 10.7498/aps.63.217101
    [5] 李佳, 房奇, 罗炳池, 周民杰, 李恺, 吴卫东. Be薄膜应力的X射线掠入射侧倾法分析 . 物理学报, 2013, 62(14): 140701. doi: 10.7498/aps.62.140701
    [6] 郭子政, 胡旭波. 应力对铁磁薄膜磁滞损耗和矫顽力的影响. 物理学报, 2013, 62(5): 057501. doi: 10.7498/aps.62.057501
    [7] 王程, 王冠宇, 张鹤鸣, 宋建军, 杨晨东, 毛逸飞, 李永茂, 胡辉勇, 宣荣喜. 单轴、双轴应变Si拉曼谱应力模型. 物理学报, 2012, 61(4): 047203. doi: 10.7498/aps.61.047203
    [8] 孙云, 王圣来, 顾庆天, 许心光, 丁建旭, 刘文洁, 刘光霞, 朱胜军. 利用高分辨X射线衍射研究磷酸二氢钾晶体晶格应变应力. 物理学报, 2012, 61(21): 210203. doi: 10.7498/aps.61.210203
    [9] 刘红婕, 黄进, 王凤蕊, 周信达, 蒋晓东, 吴卫东. 熔石英表面热致应力对激光损伤行为影响的研究. 物理学报, 2010, 59(2): 1308-1313. doi: 10.7498/aps.59.1308
    [10] 谷文萍, 郝跃, 张进城, 王冲, 冯倩, 马晓华. 高场应力及栅应力下AlGaN/GaN HEMT器件退化研究. 物理学报, 2009, 58(1): 511-517. doi: 10.7498/aps.58.511
    [11] 熊传兵, 江风益, 方文卿, 王 立, 莫春兰. 硅衬底GaN蓝色发光材料转移前后应力变化研究. 物理学报, 2008, 57(5): 3176-3181. doi: 10.7498/aps.57.3176
    [12] 张 磊, 任 敏, 胡九宁, 邓 宁, 陈培毅. 用外磁场控制电流感应磁化翻转效应中的临界电流方法. 物理学报, 2008, 57(4): 2427-2431. doi: 10.7498/aps.57.2427
    [13] 李荣斌. 掺杂CVD金刚石薄膜的应力分析. 物理学报, 2007, 56(6): 3428-3434. doi: 10.7498/aps.56.3428
    [14] 朱振业, 王 彪, 郑 跃, 王 海, 李青坤, 李晨亮. 应力作用下铁电超晶格BaTiO3/SrTiO3的结构和极化的第一性原理研究. 物理学报, 2007, 56(10): 5986-5989. doi: 10.7498/aps.56.5986
    [15] 陶永梅, 蒋 青, 曹海霞. 用横场伊辛模型研究应力对铁电薄膜的热力学性质的影响. 物理学报, 2005, 54(1): 274-279. doi: 10.7498/aps.54.274
    [16] 孙贤开, 林碧霞, 朱俊杰, 张 杨, 傅竹西. LP-MOCVD异质外延ZnO薄膜中的应力及对缺陷的影响. 物理学报, 2005, 54(6): 2899-2903. doi: 10.7498/aps.54.2899
    [17] 关庆丰, 安春香, 秦 颖, 邹建新, 郝胜志, 张庆瑜, 董 闯, 邹广田. 强流脉冲电子束应力诱发的微观结构. 物理学报, 2005, 54(8): 3927-3934. doi: 10.7498/aps.54.3927
    [18] 徐波, 余庆选, 吴气虹, 廖源, 王冠中, 方容川. 应力和掺杂对Mg:GaN薄膜光致发光光谱影响的研究. 物理学报, 2004, 53(1): 204-209. doi: 10.7498/aps.53.204
    [19] 方志军, 夏义本, 王林军, 张伟丽, 马哲国, 张明龙. Al2O3陶瓷衬底碳离子预注入对金刚石薄膜应力的影响研究. 物理学报, 2003, 52(4): 1028-1033. doi: 10.7498/aps.52.1028
    [20] 胡立发, ASulpice, PDixador, 张平祥, 李成山, 纪平, 滕鑫康, 汪金荣, 冯勇, 周廉. Bi2223带材的临界电流及交流损耗研究. 物理学报, 2002, 51(8): 1826-1831. doi: 10.7498/aps.51.1826
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-02-04
  • 修回日期:  2014-03-05
  • 刊出日期:  2014-07-05

应力调制的自旋转矩临界电流

  • 1. 华南农业大学理学院应用物理系, 广州 510642
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61308038,11247015)、广东省自然科学基金博士后科研启动基金(批准号:2013040015235)、广东省高等学校人才引进专项资金和华南农业大学校长科学基金资助的课题.

摘要: 自旋转矩临界电流过大的问题长期以来一直为人们所关注. 本文提出,可以通过引入面外应力即引入应力各向异性场来降低退磁场,从而降低自旋转矩的临界电流. 本文采用四分量分布式自旋电路模型计算了横向自旋阀由注入端输运到探测端(自由层)的极化电流大小. 利用Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski方程数值研究了存在应力时,横向自旋阀中自旋转矩引起的自由层磁矩翻转的性质. 结果表明,适当选择应力方向可使面外退磁场得到有效补偿,从而显著降低自旋转矩临界电流. 另外,随着应力提高和退磁场的减小,磁矩翻转时间也大大减小.

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