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垂直磁各向异性纳米异质结构的自旋轨道力矩研究的任务书
任务书：
一、研究背景：
自旋轨道力矩（spinorbittorque,SOT）是指电流在存在意义下，电子自旋和轨道角动量之间产生的相互作用力矩，可以用于磁性存储器、自旋输运器件等磁性器件中。垂直磁各向异性（perpendicularmagneticanisotropy，PMA）纳米异质结构是目前自旋电子学领域最主要的实验平台。PMA纳米异质结构具有较强的磁化反转容易性和高的磁性垂直各向异性，是新一代大容量存储器件、磁性随机存储器（magneticrandomaccessmemory，MRAM）的理想选择。因此，研究垂直磁各向异性纳米异质结构的自旋轨道力矩研究，在理论和实验的方面均有着重要的意义和价值。
二、研究内容：
本研究针对垂直磁各向异性纳米异质结构在电流作用下的磁性垂直各向异性的迁移、层间自旋转移和电流引起相邻层磁矩的相互作用等方面，开展了自旋轨道力矩的研究。
1、垂直磁各向异性纳米异质结构自旋轨道力矩导致的磁畴反转机制的研究。
2、研究垂直磁各向异性纳米异质结构中电流作用下磁畴的传输和演化装置中的电流和磁性耦合作用。
3、探究层间自旋转移对垂直磁各向异性纳米异质结构自旋轨道力矩的影响。
4、研究电流在垂直磁各向异性纳米异质结构中的作用机制，分析相邻层的磁矩的相互作用。
三、研究意义：
垂直磁各向异性纳米异质结构中自旋轨道力矩的研究在基础研究和应用研究上都有着重要的意义和价值。
1、丰富自旋轨道耦合的物理意义，揭示了电子自旋和轨道角动量之间的相互作用机制。
2、提升了磁性存储器、自旋输运器件等器件的数据读写速率和数据保存能力，具有潜在的应用价值。
3、为研究物理因素如何影响PMA异质结构的自旋场及其几何形状、层间和层内磁畴耦合、动态演化和磁畴阻尼行为等提供了参考和基础。
四、研究方法：
1、借助材料库和DFT计算等方法，提高模型准确度。
2、利用随机磁化立方体模型分析自旋轨道耦合现象的机制。
3、采用微磁学模型模拟PMA异质结构的动力学演化过程。
4、采用多种成像技术，探测和分析原位和实时的磁畴演变特征。
五、研究计划：
本研究计划总共用时两年，分为四个阶段。
阶段一：文献调研，夯实理论基础，模型构建，数据计算。（3个月）
阶段二：通过微磁学和成像技术研究PMA异质结构的磁畴变化及相互作用，分析SOT的作用机制。（6个月）
阶段三：通过实验数据和理论计算方法分析磁畴旋转机制、自旋轨道耦合机制、电流与磁畴演变之间相互作用。（6个月）
阶段四：撰写学位论文并进行总结和讨论。（9个月）
六、预期成果：
1、针对垂直磁各向异性纳米异质结构的自旋轨道力矩机制进行了深入的研究。
2、分析了电流在垂直磁各向异性纳米异质结构中的作用机制以及相邻层磁矩的相互作用等因素。
3、提出了对垂直磁各向异性纳米异质结构中自旋轨道力矩的进一步研究方向。
4、在SCI和EI等期刊或国际学术会议上发表研究成果，提高国内磁性材料领域的研究水平，为中国科学技术进步作出积极贡献。