一种新型磁隧道结的自旋转移矩效应相关的动态特性及热稳定性的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11804029
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    22.0万
  • 负责人：
    王真
  • 依托单位：
    长安大学
  • 学科分类：
    A2007.磁学及自旋电子学
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Spin transfer torque magnetic random access memory (STT-MRAM) is one of the next generation of semiconductor memory technologies with the most industrialization. As the decreasing of COMS nanotechnology node, the sacle of magnetic tunnel junction (MTJ) memory cell should be decrease as following. While, the magnetic momentis susceptible to thermal disturbance, there is a great challenge for the thermostability of MTJ. According to the changes of thermostability as the layer scale, we present a new type structure of 3D STT-MRAM. The shape of the structure shows closed cylinder or rectangular prism. From inside to outside, the order is inner electrode, free layer, barrier layer and reference layer. Compare with square increase for the sandwich structure, the thermostability factor become linear variety with the scale of the MTJ. Moreover, more parameter can be used which is beneficial to the miniaturization of the device. Dynamic processes and thermostability of the structure with different materials, shape and scale are studied through numerical simulation of micromagnetism solving Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewsk equation.
通过自旋极化电流驱动的自旋转移矩磁随机存储器(STT-MRAM)是目前最具产业化前景的下一代存储器技术之一。而随着COMS纳米技术节点不断突破，就要求STT-MRAM的MTJ (Magnetic Tunnel Junction, MTJ)存储单元的尺寸也要随之减小。因此，在小型化的过程中，容易受到热扰动的影响，热稳定性会受到重大挑战。我们根据热稳性的随自由层的变化规律，提出了一种新型三维 MTJ单元结构。这种结构的MTJ单元为圆柱状或长方柱状的封闭结构，内电极、自由层、势垒层、参考层由内向外依次排列。其可将热稳定性因子由“三明治”结构随尺寸的平方增加化简为更容易控制的线性变化，更有益于器件的小型化。通过微磁学数值模拟求解Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewsk方程，研究不同材料、形状、尺寸对此类MTJ结构的动力学过程和热稳定性的影响。

结项摘要

通过自旋极化电流驱动的自旋转移矩磁随机存储器(STT-MRAM)是目前最具产业化前景的下一代存储器技术之一。而随着COMS纳米技术节点不断突破，就要求STT-MRAM的MTJ (Magnetic Tunnel Junction, MTJ)存储单元的尺寸也要随之减小。因此，在小型化的过程中，容易受到热扰动的影响，热稳定性会受到重大挑战。我们根据热稳性的随自由层的变化规律，提出了一种新型三维 MTJ单元结构。通过微磁学数值模拟研究了垂直长圆柱状和长方柱状 MTJ 结构静态磁性。要求自旋电流由结构中心沿垂直自由层方向发散，即沿着电流方向，电流密度逐渐减小，在Mumax3中实现了对这种发散电流的设置；在实验方面，由于实验室条件限制，以及此类MTJ单元结构对刻蚀工艺的高要求，经过不断的尝试，目前未能成功制备出相应的器件。但在研究中发现，Dzyaloshinskii-Moriya相互作用(DMI)有利于实现此类结构，并能有效降低翻转电流密度。因此，我们研究了Ta/Pt/Co/Bi2Se3/Ta、Ta/Pt/Co/W/Ta、Ta/Pt/Co/W0.82Pt0.18/Ta和Ta/Pt/CoFeSiB/W/Ta多层膜结构中的SOT和DMI。研究发现在Ta/Pt/Co/Bi2Se3/Ta结构中，Pt/Co界面主要对DMI负责，而Co/Bi2Se3界面层主要对SOT负责，即可Ta/Pt/Co/Bi2Se3/Ta结构中实现对调控DMI和SOT的独立调控。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Static and Dynamic Magnetic Properties of FeGa/FeNi (FeNi/FeGa) Bilayer Structures
FeGa/FeNi (FeNi/FeGa) 双层结构的静态和动态磁性能
  • DOI：
    10.3390/coatings10040383
  • 发表时间：
    2020-04
  • 期刊：
    Coatings
  • 影响因子：
    3.4
  • 作者：
    Zhen Wang;Fenglong Wang;Zhaoyang Hou;Chunlong Xu;Derang Cao
  • 通讯作者：
    Derang Cao
Polarization-induced anisotropic damping in Co/[Pb (Mg1/3Nb2/3)O3]0.7–[PbTiO3]0.3 (011) heterostructure
Co/[Pb (Mg1/3Nb2/3)O3]0.7−[PbTiO3]0.3 (011) 异质结构中极化引起的各向异性阻尼
  • DOI：
    10.1063/5.0020497
  • 发表时间：
    2020-10
  • 期刊：
    Applied Physics Letters
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Fenglong Wang;Zhen Wang;Chunlong Xu;Xiaogang Zhao;Zhaoyang Hou
  • 通讯作者：
    Zhaoyang Hou
Mechanical behaviour of rapidly solidified aluminium with multiple twinned nanograins: A molecular dynamics simulation study
具有多个孪晶纳米颗粒的快速凝固铝的机械行为：分子动力学模拟研究
  • DOI：
    10.1016/j.commatsci.2018.09.036
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Computational Materials Science
  • 影响因子：
    3.3
  • 作者：
    Liu Lixia;Hou Zhaoyang;Tian Zean;Wang Zhen;Wang Fenglong;Zhao Xiaogang;Liu Rangsu
  • 通讯作者：
    Liu Rangsu
Effect of twin boundary spacing on the deformation behaviour of Au nanowire
孪晶界间距对Au纳米线变形行为的影响
  • DOI：
    10.1016/j.physb.2019.411952
  • 发表时间：
    2020-03-15
  • 期刊：
    PHYSICA B-CONDENSED MATTER
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    Hou, Zhaoyang;Xiao, Qixin;Wang, Chun
  • 通讯作者：
    Wang, Chun
Impact of the interplay of piezoelectric strain and current-induced heating on the field-like spin–orbit torque in perpendicularly magnetized Ta/Co 20 Fe 60 B 20 /Ta/MgO film
压电应变和电流感应加热的相互作用对垂直磁化 Ta/Co 20 Fe 60 B 20 /Ta/MgO 薄膜中类场自旋轨道扭矩的影响
  • DOI：
    10.1063/5.0035869
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Applied Physics Letters
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    M. Filianina;Zhen Wang;L. Baldrati;K. Lee;M. Vafaee;G. Jakob;M. Klaui
  • 通讯作者：
    M. Klaui

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其他文献

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  • 作者：
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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