Lang Zeng, Associate Professor, School of Integrated Circuit Science and Engineering, Beihang University

Weiying Zheng, Professor

TCAD simulation tool for novel spintronic devices

10:00-11:00 September 13(Tuesday), N202

自旋电子器件具有高速度、低功耗、无限次擦写、抗辐照等优势，被认为是未来的信息器件的有力竞争者。在自旋电子器件的发展早期，使用仿真工具对自旋电子器件进行仿真设计优化，是非常重要的研究手段。在自旋器件中，运动的电子会与磁矩发生相互作用。这种相互作用，一方面造成了磁矩对电子运动的影响，也就是巨磁阻效应和隧穿磁阻效应，另一方面，运动电子对磁矩也会造成影响，这就是自旋转移矩效应。自旋转移矩的物理过程非常复杂。为了简单方便的描述自旋转移矩效应，在不同的简化情况下人们推导出了多种模型。例如对于磁性多层膜，可以使用Slonczewski模型，对于连续变化的磁畴结构，则可以使用Zhang-Li模型。将这些自旋转移矩模型带入描述磁矩转动的Landau–Lifshitz–Gilbert（LLG）方程，即可对运动电子影响下的磁矩转动进行仿真。但是，随着自旋电子器件研究的进一步深入，新的更复杂的器件结构不断出现，使用简化的自旋转移矩模型不能准确的对这些新器件结构进行仿真。因此，急需发展一种新的、可以准确处理任意复杂结构中的电子与磁矩相互作用的仿真方法。在本报告中，我们提出利用自旋电荷耦合输运仿真方程，并与磁矩运动的LLG方程迭代求解，开发新型自旋电子器件的TCAD仿真工具。