Current-driven spin-orbit-torque phenomena in perpendicularly magnetized heavy metal|ferromagnet|insulator multilayer structures

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2016

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: MUSTAFA AKYOL

Danışman: Ahmet Ekicibil

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tezde, manyetik tünel eklemlerin serbest bölgesini optimize etmek için yüzeye dik olarak manyetize olmuş ağır-metal|ferromanyetik|yalıtkan katmanlı yapılarında akım sürümlü Spin-Yörünge Torku (SOT) olayı sistematik olarak çalışıldı. İlk olarak, ağır metal katman kalınlığının böylesi bir yapının yapısal, manyetik, taşıyıcı ve spintronik özellikleri üzerine etkisi çalışıldı. Sönümlü (DL)-SOT'da ağır metal katmanın kalınlığına bağlı, tek düze olmayan bir davranış bulundu. DL-SOT'un yönünün katmanlı yapıdaki Hf katman kalınlığının artması ile değiştiği gözlemlendi. İkinci olarak, yalıtkan katmanın Hf|CoFeB|MgO ve Hf|CoFeB|TaOx katmanlı yapılarındaki manyetik, taşıyıcı ve spintronik özelliklere etkisi çalışıldı. DL ve Alan-Türü (FL)-SOT 'larının her ikisinin de MgO ile kaplanmış yapıda TaOx ile kaplanmış yapıdakinden önemli ölçüde daha güçlü olduğu bulunmuştur. Farklı yapılardaki farklı FL ve DL SOT'lardaki fark, yalıtkan|ferromanyetik ara yüzeylerindeki elektriksel potansiyel farklılıklardan ortaya çıkan farklı Rashba-türü Hamiltonian'lara atfedilebilir. Son olarak, dış manyetik alan olmadan katmanlı yapıdaki manyetizasyonu kontrol edebilmek için yapının simetrisi üzerine mühendislik çalışması gerçekleştirildi. Kama şeklinde büyütülmüş ferromanyetik CoFeB katmandan dolayı çalışılan yapılarda yüzeye dik etkin manyetik alan üretilen alan türü spin-yörünge torku ile film düzleminde simetri bozukluluğu oluşturmaktadır. Özellikle, akım-sürümlü dik manyetizasyon kontrolü Hf|CoFeB|MgO yapısında sıfır alanda gözlenirken, Hf|CoFeB|TaOx yapısındaki CoFeB katmanın kontrolü için bir dış manyetik alan gerekmektedir. Deneysel sonuçlarımıza göre, Hf|CoFeB|MgO yapısındaki SOT büyüklüğünün Hf|CoFeB|TaOx yapısındakine kıyasla 13 kat daha büyük olduğu bulunmuştur. CoFeB kalınlığına bağlı manyetizasyon değişim davranışı ve düzlemsel akıma bağlı olarak sonuçlanan etkin manyetik alan da bu çalışmada araştırıldı. Bu çalışmadaki bulgular akım sürümlü manyetizasyon kontrol verimliliğini güçlendiren SOT aygıtlarında kullanılabileceğini göstermektedir.