手性磁隧道结中的全电学斯格明子比特
介观与纳米尺度物理
2024-05-20 v1 材料科学
摘要
磁斯格明子等拓扑自旋结构作为可持续计算中稳健、纳米尺度、可移动的比特具有广阔前景。释放其潜力的长期障碍在于缺乏能够对单个自旋结构进行确定性电学读出的器件。在此，我们展示了在晶圆尺度上实现的纳米级手性磁隧道结（MTJ），其容纳单个室温斯格明子。利用一系列电学与多模态成像技术，我们表明该 MTJ 可成核具有固定极性的斯格明子，其相对于均匀态的大读出信号（20–70%）直接对应于斯格明子尺寸。此外，该 MTJ 利用互补机制在零场下稳定尺寸各异的斯格明子，从而实现三种非易失电学态。关键在于，它可使用比最先进水平低 1000 倍的电流密度写入和删除斯格明子。这些结果为在众多器件架构中集成斯格明子比特的读出与操控提供了平台，并为利用手性自旋结构实现多比特存储与非传统计算提供了跳板。
引用
@article{arxiv.2302.08020,
title = {All-Electrical Skyrmionic Bits in a Chiral Magnetic Tunnel Junction},
author = {Shaohai Chen and Pin Ho and James Lourembam and Alexander K. J. Toh and Jifei Huang and Xiaoye Chen and Hang Khume Tan and Sherry K. L. Yap and Royston J. J. Lim and Hui Ru Tan and T. S. Suraj and Yeow Teck Toh and Idayu Lim and Jing Zhou and Hong Jing Chung and Sze Ter Lim and Anjan Soumyanarayanan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.08020},
year = {2024}
}
备注
8 pages, 5 figures