用于神经形态计算的Ta/CoFeB/MgO磁体系中的反常与拓扑霍尔电阻率
材料科学
2023-04-18 v1 介观与纳米尺度物理
其他凝聚态物理
应用物理
摘要
拓扑保护的自旋纹理，如磁斯格明子，因其小尺寸和低驱动电流，在密集数据存储与高能效计算方面具有潜力。评估斯格明子磁学与电学特性的写入与读取是迈向实现这些器件的关键一步。在本文中，我们制备了磁性异质结霍尔条器件并研究了该器件中的反常霍尔与拓扑霍尔信号。结合不同温度下的磁强计测量、2K至300K的霍尔效应测量以及磁力显微镜成像，我们研究了磁结构的磁学与电学特性。我们测量了不同温度下作为磁场函数的斯格明子拓扑电阻率。拓扑电阻率约在零磁场处最大，并在饱和磁场处降至零。磁力显微镜成像进一步支持了这一结果。有趣的是，电阻率随磁场线性下降，与相应微磁模拟中观察到的行为吻合。我们将实验结果与微磁模拟结合，从而提出了一种基于斯格明子的突触器件，并展示了该器件中自旋轨道转矩控制的增强/抑制。该器件作为神经形态计算突触的性能在卷积神经网络CNN中得到了进一步评估。该神经网络在MNIST数据集上训练与测试，我们展示器件作为突触实现了接近90%的识别准确率，与提供92%准确率的理想基于软件的权重相当。
引用
@article{arxiv.2304.07742,
title = {Anomalous and Topological Hall Resistivity in Ta/CoFeB/MgO Magnetic Systems for Neuromorphic Computing Applications},
author = {Aijaz H. Lone and Xuecui Zou and Debasis Das and Xuanyao Fong and Gianluca Setti and Hossein Fariborzi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.07742},
year = {2023}
}