Page 187 - Spin Transport and Spintronics

7.2 คุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุ CoFeB-MgO 189

7.2 คุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุ CoFeB-MgO

ในการออกแบบโครงสร้างรอยต่อทะลุผ่านเชิงแม่เหล็ก CoFeB-MgO ด้วยแบบจำลองทางฟิสิกส์
เพื่อนำไปสู่การประยุกต์ใช้ที่เหมาะสม จำเป็นต้องทราบคุณสมบัติและพารามิเตอร์ทางแม่เหล็กของ

วัสดุที่ถูกต้องโดยอาศัยแบบจำลองระดับอะตอมเพื่อทำการหาพารามิเตอร์บางค่าซึ่งไม่สามารถพิจารณา

ได้จากการทดลองเนื่องจากที่บริเวณรอยต่อและบัลค์ของโครงสร้าง CoFeB-MgO จะมีคุณสมบัติทาง

แม่เหล็กที่แตกต่างกัน ในลำดับแรกจะทำการศึกษาผลของความร้อนและขนาดของโครงสร้างที่มีต่อค่า
แมกนีไทเซชันและค่าคงที่แอนไอโซทรอปีด้วยวิธีการเชิงคำนวณ เพื่อเปรียบเทียบกับผลการทดลอง

3
โครงสร้างวัสดุ CoFeB-MgO ขนาด 15 × 15 × t CoFeB nm ดังแสดงในรูปที่ 7.3 จะถูกจำลอง
โดยการพิจารณาชั้นวัสดุ CoFeB ออกเป็นสองชั้นได้แก่ ชั้นบัลค์ และชั้นบริเวณรอยต่อที่ประกบติดกับ

วัสดุ MgO ซึ่งชั้นนี้จะมีค่าแอนไอโซโทรปี ค่าคงที่ปฏิสัมพันธ์แลกเปลี่ยนและค่าคงที่ความหน่วงสูงกว่า

ชั้นบัลค์ เนื่องจากการไฮบริดไดเซชันของอะตอม Fe และอะตอม O ดังแสดงในตารางที่ 6.1

รูปที่ 7.3 การจำลองโครงสร้าง CoFeB-MgO ด้วยแบบจำลองระดับอะตอม [78] โดยอะตอมโบรอน

ร้อยละ 20 แสดงด้วยทรงกลมสีดำซึ่งมีการกระจายตัวแบบสุ่มแทรกในโครงสร้างวัสดุ

ตารางที่ 7.1 พารามิเตอร์ทางแม่เหล็กของวัสดุ CoFeB/MgO

พารามิเตอร์ CoFeB (interface) CoFeB (Bulk)

ค่าคงที่ความหน่วง (α) 0.11 0.003
J ij (J/link) 1.547 × 10 −20 7.735 × 10 −21

µ s (µ B) 1.63 1.63

k u (J/atom) 1.35 × 10 −22 0