Исследование магнитных свойств нанокомпозита Co-Fe
А.Ю. Саломатина1,2, А.Ю. Федотов1, О.Ю. Северюхина1, Ф.А. Виноградов2
1 ФГБУН «Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН»
2 ФГБОУ ВО «Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»
DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.267
Оригинальная статья
Аннотация: В данной работе проведен сравнительный анализ характеристик, преимуществ и недостатков пяти различных типов магниторезистивной оперативной памяти. Так же проведена работа по подбору оптимальной математической модели для исследования состава и структуры материалов для устройств спинтроники. Представлен обзор комбинированной математической модели, состоящей из методамолекулярной динамики и модели спиновой динамики частиц с потенциалом межатомного взаимодействия основанном на модифицированном методе погруженного атома. Так же в работе показан анализ моделирования магнитных свойств двухслойной пленки из кобальта и железа в условиях равномерного внешнего магнитного поля. Слой железа характеризовался образованием скирмионов, а в нанопленках кобальта были обнаружены области с различными магнитными доменами. Было обнаружено, что общая намагниченность системы Co-Fe низкая из-за отсутствия приоритетного направления магнитного момента. Была произведено сравнение нормы намагниченности отдельно кобальта, железа разной толщины и системы Co-Fe в целом.
Ключевые слова: спинтроника, магниторезистивная оперативная память, математическое моделирование, молекулярная динамика, спиновая динамика, модифицированный метод погруженного атома, LAMMPS, скирмионы
- Саломатина Анастасия Юрьевна – аспирант 2 года обучения, ФГБУН «Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН», старший преподаватель ФГБОУ ВО «Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»
- Федотов Алексей Юрьевич – д.т.н, ведущий научный сотрудник, ФГБУН «Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН»
- Северюхина Олеся Юрьевна – к.ф.-м.н., научный сотрудник, ФГБУН «Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН»
- Виноградов Федор Андреевич – ведущий инженер, ФГБОУ ВО «Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»
Ссылка на статью:
Саломатина, А.Ю. Исследование магнитных свойств нанокомпозита Co-Fe / А.Ю. Саломатина, А.Ю. Федотов, О.Ю. Северюхина, Ф.А. Виноградов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2024. — Вып. 16. — С. 267-276. DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.267.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Dave, R.W. Toggle MRAM with CoFeB-based synthetic antiferromagnet free layers / R.W. Dave, J. Slaughter, S. Pietambaram et al. // Proceedings of IEEE International Magnetics Conference (INTERMAG), 08-12 May 2006, San Diego, CA, USA. – New York: IEEE Publ., 2006. – P. 398. DOI: 10.1109/INTMAG.2006.376122.
2. Bishnoi, R. Improving write performance for STT-MRAM / R. Bishnoi, M. Ebrahimi, F.Oboril, M.B. Tahoori // IEEE Transactions on Magnetics. – 2016. – V. 52. – I. 8. – P. 1-11. DOI: 10.1109/TMAG.2016.2541629.
3. Oh, Y.W. Field-free switching of perpendicular magnetization through spin–orbit torque in antiferromagnet/ ferromagnet/ oxide structures / Y.W. Oh, S.H. Chris Baek, Y.M. Kim et al. // Nature Nanotechnology. – 2016. – V. 11. – I. 10. – P. 878-884. DOI: 10.1038/nnano.2016.109.
4. Prejbeanu, I.L. Thermally assisted MRAM / I.L. Prejbeanu, M. Kerekes, R.C. Sousa et al. // Journal of Physics: Condensed Matter. – 2007. – V. 19. – I. 16. – Art. № 165218. – 23 p. DOI: 10.1088/0953-8984/19/16/165218.
5. Zhu, D.Q. First demonstration of three terminal MRAM devices with immunity to magnetic fields and 10 ns field free switching by electrical manipulation of exchange bias / D.Q. Zhu, Z. X. Guo, A. Du et al. // Proceedings of IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM), 11-16 December 2021, San Francisco, CA, USA. – New York: IEEE Publ., 2021. – P. 17.5.1-17.5.4. DOI: 10.1109/IEDM19574.2021.9720599.
6. Nahas, J. A 4Mb 0.18/spl mu/m 1T1MTJ toggle MRAM memory / J. Nahas, T. Andre, C. Subramanian et al. // Proceedings of IEEE International Solid-State Circuits Conference (IEEE Cat. No. 04CH37519), 15-19 February 2004, San Francisco, CA, USA. – New York: IEEE Publ., 2004. – P. 44-512. DOI: 10.1109/ISSCC.2004.1332585.
7. Prenat, G. Ultra-fast and high-reliability SOT-MRAM: From cache replacement to normally-off computing / G. Prenat, K. Jabeur, P. Vanhauwaert et al. // IEEE Transactions on Multi-Scale Computing Systems. – 2015. – V. 2. – I. 1. – P. 49-60. DOI: 10.1109/TMSCS.2015.2509963.
8. Apalkov, D. Spin-transfer torque magnetic random access memory (STT-MRAM) / D. Apalkov,A. Khvalkovskiy, S. Watts et al. //
ACM Journal on Emerging Technologies in Computing Systems (JETC). – 2013. – V. 9. – I. 2. – P. 1-35. DOI: 10.1145/2463585.2463589.
9. Paquet, E. Molecular dynamics, Monte Carlo simulations, and Langevin dynamics: a computational review / E. Paquet, H.L. Viktor // BioMed Research International. – 2015. – V. 2015. – Art. ID 183918. – 18 p. DOI: 10.1155/2015/183918.
10. Antropov, V.P. Ab initio spin dynamics in magnets / V.P. Antropov, M.I. Katsnelson, M. Van Schilfgaarde, B.N. Harmon // Physical Review Letters. – 1995. – V. 75. – I. 4. – P. 729-732. DOI: 10.1103/PhysRevLett.75.729.
11. Baskes, M.I. Modified embedded-atom potentials for cubic materials and impurities / M.I. Baskes // Physical Review B. – 1992. – V. 46. – I. 5. – P. 2727-2742. DOI: 10.1103/PhysRevB.46.2727.
12. Tranchida, J. Massively parallel symplectic algorithm for coupled magnetic spin dynamics and molecular dynamics / J. Tranchida, S.J. Plimpton, P. Thibaudeau, A.P. Thompson // Journal of Computational Physics. – 2018. – V. 372. – P. 406-425. DOI: 10.1016/j.jcp.2018.06.042.
13. Kang, W. Skyrmion-electronics: An overview and outlook / W. Kang, Y. Huang, X. Zhang et al. // Proceedings of the IEEE. – 2016. – V. 104. – I. 10. – P. 2040-2061. DOI: 10.1109/JPROC.2016.2591578.
14. Soloviev, I.I. Superconducting circuits without inductors based on bistable Josephson junctions / I.I. Soloviev, V.I. Ruzhickiy, S.V. Bakurskiy et al. // Physical Review Applied. – 2021. – V. 16. – I. 1. – P. 014052-1-014052-11. DOI: 10.1103/PhysRevApplied.16.014052.
15. Vozhakov, V.A. State control in superconducting quantum processors / V.A. Vozhakov, M.V. Bastrakova, N.V. Klenov et al. // Physics-Uspekhi. – 2022. – V. 192. – I. 5. – P. 457-476. DOI: 10.3367/UFNr.2021.02.038934.