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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이병찬
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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일반적인 자기터널접합(MTJ) 구조에서 부도체와 자성체 사이에, 결정구조를 가지는 비자성 금속층(NM)을 삽입했을 때에, NM 두께가 증가함에 따라서 자기터널저항(TMR)이 진동하면서 감소하는 현상이 실험을 통하여 관측되었다. 본 연구에서는 이러한 TMR oscillation이 발생하는 원리와, 기존의 몇몇 이론 연구에서 TMR이 0으로 수렴하지 않은 이유, 그리고 주기의 선택규칙에 대하여 알아보았다. 또한 이러한 현상을 설명하기 위해 제안된 간단한 공식 결과와 정확하게 계산한 결과를 서로 비교하여 간단한 공식의 유효성을 확인하였다. Envelope function theory를 이용하여 슈뢰딩거 방정식을 풀었으며, 전기전도도를 계산하기 위해서 Landauer- Buttiker 공식을 사용하였다.
기존의 몇몇 연구에서 TMR이 0으로 수렴하지 않은 이유는 전기전도도를 계산하는 과정에서 다수스핀 채널의 일부가 소수스핀 채널로 전도되지 않기 때문이다. 이 문제는 자기물질의 에너지띠 구조에 대해 적절한 모형을 적용함으로써 해결할 수 있다. TMR oscillation이 나타나기 위해서는 NM 물질의 페르미면에서의 extremal spanning vector에 대응되는 터널장벽에서의 투과율이 극대값을 가져야 한다. 만약 각각의 extremal spanning vector에 대응되는 투과율 값이 모두 작다면 TMR은 급격히 감소하여 0이된다. 한편, 간단한 모델은 full band 계산에서 시간이 많이 소모되는 수치적인 과정을 비자성층 내의 다중반사를 고려하여, 근사적이면서 해석적인 방법으로 해결한 것으로, 특히 NM의 두께가 큰 영역에서 정확한 계산과 일치하는 것을 확인하였다.
기존의 몇몇 연구에서 TMR이 0으로 수렴하지 않은 이유는 전기전도도를 계산하는 과정에서 다수스핀 채널의 일부가 소수스핀 채널로 전도되지 않기 때문이다. 이 문제는 자기물질의 에너지띠 구조에 대해 적절한 모형을 적용함으로써 해결할 수 있다. TMR oscillation이 나타나기 위해서는 NM 물질의 페르미면에서의 extremal spanning vector에 대응되는 터널장벽에서의 투과율이 극대값을 가져야 한다. 만약 각각의 extremal spanning vector에 대응되는 투과율 값이 모두 작다면 TMR은 급격히 감소하여 0이된다. 한편, 간단한 모델은 full band 계산에서 시간이 많이 소모되는 수치적인 과정을 비자성층 내의 다중반사를 고려하여, 근사적이면서 해석적인 방법으로 해결한 것으로, 특히 NM의 두께가 큰 영역에서 정확한 계산과 일치하는 것을 확인하였다.
목차
제 1 장 서론 1제 2 장 기본이론 32.1. 자기저항 32.2. Landauer-Bttiker 공식 52.3. 1차원 포텐셜 문제 6제 3 장 계산방법 93.1. FM(1)/I/NM/FM(2) MTJ 93.2. FM(1)/I/NM(1)/FM(2)/NM(2) MTJ 103.3. 간단한 모델 계산 12제 4 장 결과 154.1. TMR이 0으로 수렴하기 위한 조건 154.2. TMR oscillation 주기의 선택규칙 21제 5 장 결론 26참고문헌 28
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