基于反铁磁 Skyrmion 的节能漏积分发放神经元器件
应用物理
2022-07-22 v1
摘要
利用基于纳米轨道上反铁磁（AFM）skyrmion 运动的自旋电子器件开发节能神经形态硬件已引起相当关注。由于其对外磁场的鲁棒性、可忽略的杂散场以及零净拓扑电荷等特性，AFM skyrmion 遵循直线轨迹，可防止其在纳米级赛道边缘湮灭。这使得 AFM skyrmion 比铁磁（FM）skyrmion 更适合未来的自旋电子应用。本工作提出了一种基于 AFM skyrmion 的神经元器件，通过利用纳米轨道中的热梯度或垂直磁各向异性（PMA）梯度实现漏积分发放（LIF）功能，使 skyrmion 沿最小化系统能量的方向移动从而产生漏行为。此外，研究表明 AFM skyrmion 能高效耦合到磁隧道结的软铁磁层，实现对 skyrmion 的高效读出。估计用于探测 AFM skyrmion 的隧道磁阻（TMR）最大变化为 9.2%。而且，所提出的神经元器件每次 LIF 操作的能量耗散为 4.32 fJ，从而为在反铁磁自旋电子学中开发用于神经形态计算的节能器件铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2207.10462,
title = {Antiferromagnetic Skyrmion based Energy-Efficient Leaky Integrate and Fire Neuron Device},
author = {Namita Bindal and Ravish Kumar Raj and Md Mahadi Rajib and Jayasimha Atulasimha and Brajesh Kumar Kaushik},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.10462},
year = {2022}
}