研究人員揭示利用自旋電流反向磁化的新方法

作者 : Tohoku University

研究人員利用在各方向產生的自旋,以多晶 CoFeB/Ti/CoFeB 創建無場切換,這種材料已用於自旋電子元件的大規模生產,並有助於使電流密度降低 30% …

來自日本東北大學(Tohoku University)的一支研究團隊在尋求高密度、低功耗非揮發性磁記憶體的進展方面,達到了重要的里程碑。

自旋電子元件最佳化了電子的固有自旋及其相關磁運動。隨著社會需要性能更好、功耗更低的電子產品,自旋電子學將在下一代奈米電子元件中發揮重要作用。

從充電電流轉換而來的自旋電流在鐵磁體上產生自旋軌道矩(SOT),從而實現磁化的電氣控制。目前,這是單向完成的,並且必須使用外部磁場來切換垂直磁化鐵磁體。所謂的無場切換,以及降低電流密度以降低能耗,對於商業可行性至關重要。

Tohoku University工程研究所教授Makoto Kohda說:「我們建立了一種新方法,無需外部磁場即可在垂直磁化鐵磁體上實現磁化反轉。」

Kohda及其研究團隊包括自東北大學工程研究所榮譽教授 Junsaku Nitta 和來自韓國科學技術院(KAIST)的同事,如研究員 Jeonchun Ryu以及Byong-Guk Park和 Kyung-Jin Lee 教授。

他們利用在各個方向產生的自旋,以使用多晶 CoFeB/Ti/CoFeB 創建無場切換,這種材料已經用於自旋電子元件的大規模生產。此外,與現有的基於自旋電流的磁化反轉相比,新方法的電流密度降低了 30% 。

具有外延鈷/非磁性層/垂直磁化鐵磁層的磁化切換新結構。底部鈷層外延生長在具有強磁各向異性的襯底上,因而能夠獨立控制頂部和底部磁性層。(圖片來源:Tohoku University)

Kohda說:「國際合作是展示下一代非揮發性記憶體技術的關鍵。我們的下一步將把這一原則應用到自旋電子元件的量產中,協助我們導入物聯網(IoT)和人工智慧(AI)所需的節能技術。」

該團隊的研究結果已於發表於近期《自然電子學》(Nature Electronics)期刊。

本文原刊登於EDN China網站,夏菲編譯

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