Zaproszenie na obronę pracy doktorskiej


DZIEKAN i RADA WYDZIAŁU
INFORMATYKI, ELEKTRONIKI I TELEKOMUNIKACJI
AKADEMII GÓRNICZO-HUTNICZEJ im. ST. STASZICA W KRAKOWIE
zapraszają na
publiczą dyskusję nad rozprawą doktorską

mgr inż. Witolda Skowrońskiego
CURRENT INDUCED MAGNETIZATION SWITCHING AND NOISE CHARACTERIZATION OF MGO BASED MAGNETIC TUNNEL JUNCTIONS
Termin:18 czerwca 2013 roku o godz. 12:00
Miejsce:bud. D-17, sala 1.20, ul. Kawiory 21, 30-059 Kraków
PROMOTOR: prof. dr hab. Tomasz Stobiecki - Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie
DRUGI PROMOTOR: prof. dr Sebastiaan van Dijken – Aalto University, Finlandia
RECENZENCI:prof. dr hab. inż. Sławomir Tumański – Politechnika Warszawska,
dr hab. inż. Katarzyna Zakrzewska, prof. n. AGH - Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie
Z rozprawą doktorską i opiniami recenzentów można się zapoznać
w Czytelni Biblioteki Głównej AGH, al. Mickiewicza 30

Current induced magnetization switching and noise characterization of MgO based magnetic tunnel junctions


mgr inż. Witold Skowroński


Promotor: prof. dr hab. Tomasz Stobiecki (AGH)
Drugi promotor: prof. dr Sebastiaan van Dijken (Aalto University)
Dyscyplina: Elektronika

Osiągnięcia ostatnich lat w zakresie nanotechnologii spowodowały wzrost ilości badań nad strukturami cienkowarstowymi. Stwierdzono, że właściwości materiałów w skali nanometrów mogą różnić się od tych znanych w makro-świecie. W szczególności efektywna kontrola spinu cząstki (oprócz jej ładunku, który jest podstawą działania urządzeń elektronicznych) jest możliwa w skali nano, co zapoczątkowało powstanie nowego kierunku elektroniki spinowej, zwanej inaczej spintroniką. W spintronice - spinowo spolaryzowany prąd oddziaływuje z namagnesowaniem, powodując np. duże zmiany rezystancji, które są wykorzystywane w projektowaniu nowych cyfrowych urządzeń nanoelektronicznych.

W pracy doktorskiej zaprezentowano szczegółowe badania nad magnetycznymi złączami tunelowymi, które są obecnie najbardziej uniwersalnymi elementami spintroniki. Efekt przełączania magnetyzacji spinowo spolaryzowanym prądem, który może występować w złączach z bardzo cienką barierą tunelową, poniżej 1 nm, pozwala na kontrolowanie stanu namagnesowania cienkich warstw magnetycznych, przez co może być używany m.in. pamięciach magnetycznych, sensorach i innych urządzeniach elektronicznych.

Pierwszy rozdział pracy zawiera wprowadzenie do podstawowych zagadnień elektroniki spinowej. Omówiono cel i zakres badań oraz przedstawiono metodykę eksperymentu. W następnym rozdziale opisano teorię magnetycznego złącza tunelowego oraz głównych efektów fizycznych zawartych w pracy: moment siły wywołany transferem spinu oraz szumy w złączach tunelowych. Szczegółowo opisano zagadnienie polaryzacji spinowej oraz zjawisko tunelowania, które prowadzi do efektu tunelowej magnetorezystancji. Przedstawiono model makrospinowy, umożliwiający teoretyczne symulowanie uzyskanych rezultatów eksperymentalnych. Szczególną uwagę poświęcono sprzężeniom występującym w złączach tunelowych. Wyprowadzono wyrażenia na gęstość prądu krytycznego, który jest jednym z podstawowych parametrów warunkujących prace złącz tunelowych opartych o efekt momentu siły wywołanego transferem spinu. Kolejny rozdział zawiera rezultaty i wnioski z szeregu eksperymentów wykonanych na magnetycznych złączach tunelowych. W szczególności, przedstawiono badania efektu przełączania magnetyzacji spinowo spolaryzowanym prądem oraz jego potencjalnego zastosowania. Dynamiczne pomiary tłumienia oraz pośrednie pomiary momentu siły wywołane transferem spinu w złączach z różną grubością bariery tunelowej MgO pozwoliły na lepsze zrozumienie mechanizmów fizycznych odpowiedzialnych za działanie prototypowych urządzeń. Następnie, przeprowadzono badania charakterystyki szumowej magnetycznych złącz tunelowych, która jest niezwykle istotne dla przaktycznych zastosowań. Dzięki optymalizacji zarówno bariery tunelowej jak i warstwy swobodnej złącza, zaproponowano i przedstawiono projekt oscylatora mikrofalowego, działającego w oparciu o efekt transferu spinu, który może funkcjonować bez zewnętrznego pola magnetycznego. Na zakończenie podano teoretyczne i praktyczne osiągnięcia zawarte w pracy. W uzupełnieniu pracy podano metodykę badań, opis technologii i urządzeń pomiarowych użytych w pracach eksperymentalnych.


Dłuższa wersja autoreferatu Skowronski_autoreferat.




Praca udostępniona publicznieSkowronski_PhD_thesis.




Ważniejsze publikacje dokotoranta:

  1. Witold Skowroński, Maciej Czapkiewicz, Marek Frankowski, Tomasz Stobiecki, Günter Reiss, Khattiya Chalapat, Gheorghe S. Paraoanu, Sebastiaan van Dijken: Influence of MgO tunnel barrier thickness on spin-transfer ferromagnetic resonance and torque in magnetic tunnel junctions, Physical Review B 87, 094419 (2013)
  2. Witold Skowroński, Piotr Wiśniowski, Tomasz Stobiecki, Susana Cardoso, Paulo P. Freitas, Sebastiaan van Dijken: Magnetic field sensor with voltage-tunable sensing properties, Applied Physics Letters 101, 192401 (2012)
  3. Witold Skowroński, Tomasz Stobiecki, Jerzy Wrona, Günter Reiss, Sebastiaan van Dijken: Zero-field spin torque oscillator based on magnetic tunnel junctions with a tilted CoFeB free layer, Applied Physics Express 5, 063005 (2012)
  4. Santiago Serrano-Guisan, Witold Skowroński, Jerzy Wrona, Niklas Liebing, Maciej Czapkiewicz, Tomasz Stobiecki, Günter Reiss, Hans Werner Schumacher: Inductive determination of the optimum tunnel barrier thickness in magnetic tunneling junction stacks for spin torque memory applications, Journal of Applied Physics 110, 023906 (2011)
  5. Witold Skowroński, Tomasz Stobiecki, Jerzy Wrona, Karsten Rott, Andy Thomas, Günter Reiss, Sebastiaan van Dijken: Interlayer exchange coupling and current induced magnetization switching in magnetic tunnel junctions with MgO wedge barrier, Journal of Applied Physics 107, 093917 (2010)

2013/skowron/start.txt · ostatnio zmienione: 2013/06/03 13:47 przez Witold Skowroński