近日，浙江省研究生教育学会公布了2024年浙江省优秀博士学位论文评选结果。我校电子信息学院李文钧教授、周铁军教授共同指导的2020级博士研究生樊浩东的学位论文《重金属/铁磁及人工反铁磁中自旋轨道转矩研究》成功入选2024年浙江省优秀博士学位论文。
作者简介
樊浩东博士师从李文钧教授、周铁军教授，主要研究方向为自旋电子学及其器件应用。他在攻读博士学位期间聚焦于重金属/铁磁异质结与人工反铁磁结构中自旋轨道转矩效应，开展了系统深入的创新性研究，取得多项突破性成果。博士在读期间以第一作者在 Advanced Functional Materials, Physical Review B, Applied Physics Letters 等国际知名期刊发表SCI TOP期刊论文4篇，主持校优秀博士学位论文培育项目，并获“邱均平颜金莲研究生教育奖励基金”等荣誉。现任职于中电海康自旋芯片与技术全国重点实验室，同时就读浙江大学博士后，累计以一作/通讯作者身份发表高水平论文10余篇。
论文概况
利用自旋轨道转矩(SOT)驱动重金属/铁磁异质结垂直磁矩的翻转，在非易失自旋存储芯片、自旋存算器件的发展中举足轻重。人工反铁磁(SAF)集成了反铁磁体超快自旋动力学和强抗干扰能力以及铁磁体易读、写的特性，具有增强的热稳定性、低杂散场和高翻转速度等优点，使得SAF成为磁存储芯片、逻辑门和神经元等器件中至关重要的信息存储层。虽然目前人们对重金属/铁磁和人工反铁磁结构的自旋轨道转矩效应取得了一定的研究进展，但是电荷流-自旋流转换效率(SOT效率)仍然有待提升，翻转电流密度需要进一步降低。特别是新型高效无磁场翻转的物理方法有待提出并在实验上验证，相关SOT效应的物理机制有待进一步厘清。本文首先提出并构建了具有定量垂直磁各向异性梯度的重金属/铁磁双层异质结，在简单的结构下实现了无磁场翻转，无磁场翻转比率达到59%。其次，在人工铁磁、反铁磁结构中，在国际上首次引入了交换耦合场梯度的概念，实现了可靠的无磁场翻转，无磁场翻转比率达到81%，SOT效率达0.21。最后，在斜切晶面衬底上沉积Co-Ir-CoFeB人工反铁磁三明治结构，诱导了倾斜磁各向异性，无磁场翻转比率达到100%，SOT效率达0.407。
导师介绍
李文钧，工学博士，教授，博士生导师，毕业于中科院上海微系统与信息技术研究所微电子学与固体电子学专业。浙江省集成电路与智能硬件协同创新中心主任，中国电子教育学会委员，中国电子学会教育工作委员会理事。主要从事集成电路设计、智能计算与硬件、无人机飞控系统等领域的研究，承担国家基金重大项目课题、国家重大专项、国防重点项目、浙江省重点研究计划等项目，发表高水平论文五十余篇，授权国家发明专利十余项，获得浙江省科技进步一等奖、浙江省自然科学二等奖、国防科技进步三等奖各一项。
周铁军，杭州电子科技大学特聘教授，博士生导师，浙江省特聘专家。长期从事自旋电子学、磁存储和磁性纳米多功能复合材料等领域的研究工作。在包括国际顶级学术期刊在内的学术刊物上发表论文一百五十多篇，并著有3个邀请专著章节。在自旋电子学和纳米技术等领域拥有五十多个专利和产品。多次担任国际磁学年会、磁学和磁性材料年会的分会主席；担任2008年磁存储年会议出版物主席，2005年国际磁性材料物理研讨会的程序和出版物主席，多个国际磁学期刊客座编辑等。目前主要从事新型低功耗、高速、高密度自旋存储器件和芯片以及基于自旋器件的存算一体架构及应用展示等研究。
导师评价
该博士学位论文聚焦自旋轨道转矩驱动垂直磁矩翻转这一自旋电子学核心挑战，针对无磁场翻转的实现机制与翻转效率提升等关键科学问题开展了系统而深入的研究，取得了系列创新性成果。论文工作体现出作者扎实的专业基础、敏锐的物理洞察力与出色的实验创新能力。其研究成果不仅深化了对自旋轨道转矩效应的物理机制理解，也为低功耗、高速、高密度自旋存储芯片与存算一体芯片的发展提供了重要的材料与物理基础。论文整体逻辑清晰、论证严谨、数据翔实，是一篇高水平的优秀博士学位论文。
此次荣获浙江省优秀博士学位论文奖，既是对樊浩东博士个人学术能力的高度认可，也充分彰显了电子信息学院在研究生培养模式与质量建设上的扎实成效。面向未来，学院将持续深化教育教学改革，优化育人生态，着力培养更多德才兼备的高层次创新人才。我们为优秀学子的学术风采感到自豪，也期待更多杭电学子在科研道路上砥砺前行、再创佳绩。
