Type-X 自旋轨道矩翻转解析
介观与纳米尺度物理
2021-08-04 v1
摘要
采用 type-x 自旋轨道矩（SOT）翻转方案，即铁磁（FM）层的易轴（EA）与电荷电流流向共线，相较于传统的 type-y 设计，有可能实现功耗更低、密度更高、性能更优的 SOT 磁阻随机存取存储器（SOT-MRAM）。本文通过宏自旋和微磁模拟系统地研究了 type-x SOT 翻转特性。首先在理想 type-x 构型下考察了面外外磁场和各向异性场对翻转电流密度（）的依赖关系。接着，通过宏自旋模拟和实验研究了 FM 层倾斜角（）对 的影响，结果显示随着 增大，翻转动力学从 type-x 向 type-y 转变。通过进一步将类场矩（FLT）纳入模拟系统，我们发现正的 FLT 可辅助 type-x SOT 翻转，而负的 FLT 则带来复杂动力学。更为关键的是，在存在较大 FLT 的情况下，当电流脉冲宽度小于约 10 ns 时，type-x 翻转模式所需的临界翻转电流低于 type-y，表明利用含 FLT 的材料体系实现 type-x 设计在超快翻转方面具有优势。我们的工作对各种器件/材料参数下的 type-x SOT 方案进行了全面考察，可为设计下一代 SOT-MRAM 提供参考。
引用
@article{arxiv.2108.01272,
title = {Anatomy of Type-X Spin-Orbit Torque Switching},
author = {Yan-Ting Liu and Chao-Chung Huang and Kuan-Hao Chen and Yu-Hao Huang and Chia-Chin Tsai and Ting-Yu Chang and Chi-Feng Pai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.01272},
year = {2021}
}