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. Marka Frankowskiego
„Magnetization and magnetoresistance dynamics of spin electronics nanodevices”
Dyskusja odbędzie się 6 grudnia 2016 roku o godz. 10:30 w sali 1.20
pawilon D-17, ul. Kawiory 21, 30-059 Kraków
PROMOTOR: prof. dr hab. Tomasz Stobiecki - Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie
PROMOTOR POMOCNICZY: dr Maciej Czapkiewicz - Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie
RECENZENCI: prof. dr hab. Maciej Krawczyk - Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu
prof. dr hab. inż. Sławomir Tumański - Politechnika Warszawska
Z rozprawą doktorską i opiniami recenzentów można się zapoznać
w Czytelni Biblioteki Głównej AGH w Krakowie, al. Mickiewicza 30

Magnetization and magnetoresistance dynamics of spin electronics nanodevices


mgr inż. Marek Frankowski


Promotor: prof. dr hab. Tomasz Stobiecki
Promotor pomocniczy: dr Maciej Czapkiewicz
Dyscyplina: Elektronika

Elektronika spinowa jest dynamicznie rozwijającą się dziedziną nanonauki łączącą technologię nanoszenia cienkich warstw, zaawansowane techniki pomiarowe oraz nowoczesne metody obliczeń z zastosowaniem infrastruktur superkomputerowych. Dzięki wykorzystaniu spinowo spolaryzowanego prądu projektowane i tworzone są nanourządzenia pozwalające na coraz większe oszczędności energii.

Praca doktorska podejmuje problematykę analizy dynamiki magnetyzacji i magnetorezystancji w urządzeniach elektroniki spinowej opartych o magnetyczne złącza tunelowe. Na pracę składa się wprowadzenie w zjawiska występujące w omawianych urządzeniach, opis metodyki modelowania mikromagnetycznego oraz publikacje naukowe dotyczące tematu.

W części wstępnej zawarte są wszystkie niezbędne informacje spajające zamieszczone później publikacje w kompletną całość oraz opisane szczegółowo podstawy teoretyczne, które ze względu na ograniczoną długość artykułów zostały w nich tylko ogólnie omówione. Wprowadzono tu podstawowe zagadnienia związane ze zjawiskami zachodzącymi w cienkich warstwach ferromagnetycznych, w szczególności efekt tunelowej magnetorezystancji, efekt spinowo-diodowy oraz wpływ prądu i pola elektrycznego na dynamikę magnetyzacji dla przypadków układów z anizotropią w płaszczyźnie i prostopadłą. Opisane zostały także fundamentalne założenia symulacji mikromagnetycznych jako teorii ośrodka ciągłego, a poszczególne energie determinujące dynamikę magnetycznych złącz tunelowych zostały poddane dyskusji z punktu widzenia ich reprezentacji numerycznej oraz związanych z nią błędów.

W części publikacyjnej omówiono modelowanie przełączania magnetyzacji w komórkach pamięci magnetycznej RAM spinowo spolaryzowanym prądem oraz wpływ sprzężenia międzywarstwowego na stabilność tej operacji, mogącej podlegać niepożądanemu zjawisku przełączania powrotnego (backhopping). Przeprowadzono badania eksperymentalne wpływu parametrów materiałowych na obniżenie gęstości prądu niezbędnego do przeprowadzenia operacji zapisu w pamięciach magnetycznych RAM, co udało się osiągnąć zachowując przy tym wysoką trwałość zapisanej informacji. Następnie przedyskutowano obniżanie zużycia mocy przez urządzenia spintroniczne przy wykorzystaniu sterowania napięciowego zamiast prądowego. Zaprezentowano metodykę modelowania takiej techniki sterowania do zapisu informacji w pamięciach oraz przetwarzania sygnałów zmiennych na stałe dzięki efektowi spinowo-diodowemu. Model wykorzystano do przewidywania wydajności pracy elementu w zależności od wartości jego kluczowego parametru jakim jest anizotropia magnetyczna. Ponadto opisano wytworzone w ramach doktoratu narzędzia umożliwiające zaawansowaną analizę wyników symulacji urządzeń spintronicznych oraz w znaczący sposób ułatwiające i automatyzujące przeprowadzanie takich symulacji. Praca zakończona jest podsumowaniem z wnioskami i planami dalszych badań.



Praca udostępniona publicznie

http://layer.uci.agh.edu.pl/~mfrankow/Marek_Frankowski_PhD_Thesis.pdf.




Opinie recenzentów

http://layer.uci.agh.edu.pl/~mfrankow/Recenzja_Krawczyk_scan.pdf.

http://layer.uci.agh.edu.pl/~mfrankow/Recenzja_Tumanski_scan.pdf.




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) Marek Frankowski, Maciej Czapkiewicz, Witold Skowroński, Tomasz Stobiecki, Micromagnetic model for studies on Magnetic Tunnel Junction switching dynamics, including local current density, Physica B: Condensed Matter 435, 105, 2014

3) Witold Skowroński, Marek Frankowski, Jerzy Wrona, Tomasz Stobiecki, Piotr Ogrodnik, Józef Barnaś, Spin-torque diode radio-frequency detector with voltage tuned resonance, Applied Physics Letters 105, 072409, 2014

4) Marek Frankowski, Witold Skowroński, Maciej Czapkiewicz, Tomasz Stobiecki, Backhopping in magnetic tunnel junctions: Micromagnetic approach and experiment, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 374, 451, 2015

5) Sławomir Ziętek, Piotr Ogrodnik, Marek Frankowski, Jakub Chęciński, Piotr Wiśniowski, Witold Skowroński, Jerzy Wrona, Tomasz Stobiecki, Antoni Żywczak, Józef Barnaś, Rectification of radio-frequency current in a giant-magnetoresistance spin valve, Physical Review B 91, 014430, 2015

6) Marek Frankowski, Jakub Chęciński, Maciej Czapkiewicz, Spatial Spectrum Analyzer (SSA): A tool for calculations of spatial distribution of fast Fourier transform spectrum from Object Oriented Micromagnetic Framework output data, Computer Physics Communications 189, 207-212, 2015

7) Marek Frankowski, Antoni Żywczak, Maciej Czapkiewicz, Sławomir Ziętek, Jarosław Kanak, Monika Banasik, Wiesław Powroźnik, Witold Skowroński, Jakub Chęciński, Jerzy Wrona, Hubert Głowiński, Janusz Dubowik, Jean-Philippe Ansermet, Tomasz Stobiecki, Buffer influence on magnetic dead layer, critical current, and thermal stability in magnetic tunnel junctions with perpendicular magnetic anisotropy, Journal of Applied Physics 117, 223908, 2015

8) Jakub Chęciński, Marek Frankowski, MAGE (M-file/Mif Automatic GEnerator): A graphical interface tool for automatic generation of Object Oriented Micromagnetic Framework configuration files and Matlab scripts for results analysis, Computer Physics Communications 207, 487-498, 2016

9) Anna Kozioł-Rachwał, Witold Skowroński, Marek Frankowski, Jakub Chęciński, Sławomir Ziętek, Piotr Rzeszut, Michał Ślęzak, Krzysztof Matlak, Tomasz Ślęzak, Tomasz Stobiecki, Józef Korecki, Interlayer exchange coupling, dipolar coupling and magnetoresistance in Fe/MgO/Fe trilayers with a subnanometer MgO barrier, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 424, 189-193, 2016

2016/mfrankow/start.txt · ostatnio zmienione: 2016/11/22 10:57 przez Marek Frankowski