Полинчук П. Ю. Безрелаксаційне перемикання комірок магнітної пам’яті на основі багатошарових наносистем з антиферомагнітним зв’язком

У дисертаційній роботі досліджена динаміка намагніченості елементів магнітної пам’яті у двох важливих для практичної реалізації випадках: 1) під дією магнітного поля; 2) із застосуванням комбінованого впливу імпульсів магнітного поля та спін-поляризованого струму. З’ясовано умови перемагнічування синтетичного антиферомагнетика (САФ) або комірки пам’яті під дією цих зовнішніх збурень. Запропоновано такі принципи керування, що забезпечують перемагнічування вільного шару комірки пам’яті під впливом імпульсів магнітного поля та спін-поляризованого струму. Отримані результати є важливими для технологічних застосувань в пристроях магнітної пам’яті з довільним доступом (MRAM). У вступі до оригінальної частини дисертації обґрунтовано актуальність її теми. Сформульовано мету, визначено об’єкт та предмет дослідження. Обґрунтовано новизну отриманих результатів. Надається інформація щодо апробації результатів досліджень на наукових конференціях. У першому розділі дисертаційної роботи проведено аналіз сучасного стану проблеми перемагнічування синтетичного антиферомагнетика з метою запису інформації. Розглянуто фізичні основи методів, які застосовуються для перемикання магнітних станів комірки пам’яті в застосуваннях MRAM. У другому розділі дисертаційної роботи визначено умови реалізації швидкого перемикання напрямку намагніченості комірки пам’яті під дією імпульсу магнітного поля, прикладеного перпендикулярно до площини вільного шару САФ. Зроблено оцінки амплітуди та тривалості імпульсів лазерного випромінювання необхідних для керування станами намагніченості САФ. Показано, що в разі реалізації швидкісного режиму перемагнічування комірки пам’яті, індукована лазером пульсація магнітного поля може бути покладена в основу сучасного методу запису інформації на носії типу САФ. Крім того, у другому розділі дисертаційної роботи досліджено зміну магнітного стану синтетичного антиферомагнетика під впливом спін-поляризованого струму. Визначено вплив початкового кута, між “поляризатором” спін-поляризованого струму та намагніченістю САФ на амплітуду та тривалість струмового імпульсу, необхідних для перемагнічування елементів пам’яті. У третьому розділі дисертаційної роботи теоретично досліджено процес керування намагніченістю комірки пам’яті під впливом комбінованої дії локальних зовнішніх магнітних полів, які створюються шляхом пропускання наперед запрограмованих електричних струмів через керуючі електричні провідники в стандартній компоновці. Показано, що за рахунок оптимізації форми та тривалості струмових імпульсів I(t) (t – час) досягається швидкісний безрелаксаційний режим перемикання магнітного стану комірки пам’яті. Визначено оптимальні параметри польових (струмових) імпульсів для досягнення швидкого безрелаксаційного режиму перемагнічування комірки пам’яті. У четвертому розділі дисертаційної роботи теоретично досліджено практично важливу для спінтроніки задачу – проблему керування магнітними станами комірки пам'яті MRAM під впливом комбінованої дії локальних зовнішніх магнітних полів і спін-поляризованих струмів. Досліджено перемагнічування комірки пам’яті, що складається з трьох наношарів, розділених двома тунельними магнітними переходами, під впливом комбінованої дії спін-поляризованого струму та імпульсів магнітного поля. З’ясовано динаміку намагніченості “рухомого” феромагнітного шару. Аналітично обчислено оптимальні амплітуди та часи тривання імпульсу спін-поляризованого струму та індукованого ним магнітного поля, необхідні для досягнення стійкого, швидкого, безрелаксаційного перемагнічування комірки пам’яті.