通过电压控制交换耦合实现垂直磁隧道结的双极电场开关
应用物理
2021-09-07 v2 材料科学
摘要
利用双极电场开关的垂直磁隧道结（p-MTJ）在节能存储与逻辑器件中有广泛应用。电压控制磁各向异性通过电场效应线性降低铁磁层的能垒，并仅以单极行为高效开关 p-MTJ。本文中，我们展示了通过电压控制交换耦合（VCEC）利用合成反铁磁自由层实现 100 nm p-MTJ 的双极电场效应开关。开关电流密度约为 1.1x10^5 A/cm^2，比已报道最优的自旋转移矩器件低一个数量级。理论结果表明，电场诱导了合成反铁磁自由层的铁磁-反铁磁交换耦合转变，并产生类场层间交换耦合力矩，从而导致 p-MTJ 的双向磁化开关。初步基准仿真估计，在 15 nm 技术节点下，VCEC 的写入能耗比自旋转移矩低一个数量级。这些结果可消除超越嵌入式应用的自旋存储器件发展中的主要矛盾。
引用
@article{arxiv.1912.10289,
title = {Bipolar electric field switching of perpendicular magnetic tunnel junctions through voltage controlled exchange coupling},
author = {Delin Zhang and Mukund Bapna and Wei Jiang and Duarte Pereira de Sousa and Yu-Ching Liao and Zhengyang Zhao and Yang Lv and Protyush Sahu and Deyuan Lyu and Azad Naeemi and Tony Low and Sara A Majetich and Jian-Ping Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.10289},
year = {2021}
}
备注
22 pages, 4 figures