Název: Teoretická studie magnetické anizotropie v magnetických tunelových spojích na bázi MgO
Překlad názvu: Theoretical Study of Magnetic Anisotropy in MgO-based Magnetic Tunnel Junctions
Autoři: Vojáček, Libor ; Li,, Jing (oponent) ; Chshiev,, Mairbek (vedoucí práce)
Typ dokumentu: Diplomové práce
Rok: 2021
Jazyk: eng
Nakladatel: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstrakt: [eng] [cze]
Magnetický tunelový spoj (MTJ) je spintronická součástka komerčně používaná ve vysoce citlivých čtecích hlavách pevných disků. Počínaje rokem 2007 přispěla k udržení exponenciálního nárůstu hustoty magnetického zápisu. Kromě toho se také stala stavebním kamenem rychlé, odolné, úsporné a nevolatilní magnetické paměti s přímým přístupem (MRAM). Tento nový typ polovodičové paměti, stejně jako je tomu u čtecích hlav disků, využívá tunelové spoje založené na krystalickém oxidu hořečnatém (MgO) spolu s 3d kovovými magnetickými prvky (Fe a Co). Pro zmenšení MTJ a současné udržení dlouhodobé stability paměti proti tepelným fluktuacím je zapotřebí silná magnetická anizotropie ve směru kolmém na rozhraní kov|MgO. V této práci proto nejdříve provedeme analýzu magnetokrystalické anizotropie (MCA) kubického prostorově centrovaného Fe, Co a Ni na MgO pomocí ab initio simulací. Dále bude vyvinut program pro výpočet tvarové anizotropie, která je kromě MCA velmi podstatná, neboť v součtu dávají efektivní anizotropii. Na závěr implementujeme program pro výpočet MCA na základě poruchové teorie druhého řádu. To nám umožní dát pozorované anizotropní vlastnosti do souvislosti přímo s elektronickou strukturou systému (pásovou strukturou a hustotou stavů). A magnetic tunnel junction (MTJ) is a spintronic device commercially used in highly sensitive hard disk drive reading heads. Since 2007 it has helped to sustain the exponential increase in the magnetic storage density. Moreover, it also became the building block of the fast, durable, power-efficient, and non-volatile magnetic random-access memory (MRAM). Just like reading heads, this new type of solid-state memory uses MTJs based on crystalline magnesium oxide (MgO) along with 3d metallic magnetic elements (Fe and Co). Strong magnetic anisotropy in the direction perpendicular to the metal|MgO interface is needed to provide long-term thermal memory stability as the device is downscaled. This work will analyze the magnetocrystalline anisotropy (MCA) of body-centered cubic Fe, Co, and Ni on MgO using ab initio simulations. Numerical code will be developed to calculate the shape anisotropy, crucial to consider in addition to MCA, because together they add up to the effective anisotropy. Finally, a calculation of MCA based on the second-order perturbation theory will be implemented. This will enable us to link the observed anisotropic properties directly to the system’s electronic structure (the band structure and density of states).
Klíčová slova: bcc Co; downscaling; enhancement; MgO-based magnetic tunnel junctions; MTJ; perpendicular magnetic anisotropy; spintronics; STT-MRAM; thin films; bcc Co; downscaling; magnetická anizotropie; magnetické tunelové spoje na bázi MgO; MTJ; spintronika; STT-MRAM; tenké vrstvy; zlepšení

Instituce: Vysoké učení technické v Brně (web)
Informace o dostupnosti dokumentu: Plný text je dostupný v Digitální knihovně VUT.
Původní záznam: http://hdl.handle.net/11012/197836

Trvalý odkaz NUŠL: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-443253


Záznam je zařazen do těchto sbírek:
Školství > Veřejné vysoké školy > Vysoké učení technické v Brně
Vysokoškolské kvalifikační práce > Diplomové práce