Praca doktorska podejmuje problematykę analizy dynamiki magnetyzacji i magnetorezystancji w urządzeniach elektroniki spinowej opartych o magnetyczne złącza tunelowe. W części wstępnej zawarte są niezbędne informacje spajające zamieszczone później publikacje w całość oraz opisane szczegółowo podstawy teoretyczne, które ze względu na ograniczoną długość artykułów zostały w nich tylko ogólnie omówione. W części publikacyjnej przedstawiono modelowanie przełączania magnetyzacji w komórkach pamięci MRAM spinowo spolaryzowanym prądem oraz wpływu sprzężenia międzywarstwowego na stabilność tej operacji, Przeprowadzono badania eksperymentalne wpływu parametrów materiałowych na obniżenie gęstości prądu niezbędnego do przeprowadzenia operacji zapisu w pamięciach MRAM. Przedyskutowano obniżanie zużycia mocy przez urządzenia spintroniczne przy wykorzystaniu sterowania napięciowego zamiast prądowego. Zaprezentowano metodykę modelowania takiej techniki sterowania do zapisu informacji oraz przetwarzania sygnałów zmiennych na stałe dzięki efektowi spinowo- diodowemu. Model wykorzystano do przewidywania wydajności pracy w zależności od wartości anizotropii magnetycznej. Ponadto opisano wytworzone w ramach doktoratu narzędzia umożliwiające zaawansowaną analizę wyników symulacji urządzeń spintronicznych. Praca zakończona jest podsumowaniem z wnioskami i planami dalszych badań.
Magnetization and magnetoresistance dynamics of spin electronics nanodevices
The thesis treats about an analysis of magnetization and magnetoresistance dynamics in spin electronics nanodevices based on magnetic tunnel junctions. In the introductory part all the necessary basics are contained. It completes all the background omitted in the publications due to their limited length and the specialized character of the journals. The second part starts with a description of modelling of the magnetization switching in MRAM cells by means of a spin-polarized electric current. The interlayer exchange coupling influence on the switching stability is examined. Experimental research on the possibilities of lowering the current density required for recording information in MRAM by changing the parameters of the materials is presented. In the described systems, the threshold current for switching is significantly lowered while sustaining high record durability. Subsequently, this work discusses further lowering of power consumption in spintronics devices thanks to utilization of a voltage-based control of magnetization instead of a current-based one. Such an approach is used to predict the efficiency of the microwave elements as a function of their key parameter - the magnetic anisotropy. Lastly, the software tools developed during the Ph.D. course are described. The thesis ends with a summary and conclusions which also include the future research plans.
