全自旋逻辑器件的限流挑战
材料科学
2015-09-24 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
全自旋逻辑器件(ASLD)作为最有前途的后CMOS器件候选之一,因其低功耗、非易失性和存内逻辑结构而受到越来越多的关注。本文研究了关键限流因素,并通过纳米磁体翻转、自旋输运特性以及沟道的击穿特性建立了基于物理的ASLD模型。首先,提出具有垂直磁各向异性(PMA)纳米磁体的ASLD以降低临界电流(Ic0)。最重要的是,通过分析器件结构、尺寸、接触电阻以及材料参数,可以增强自旋输运效率。此外,研究了自旋沟道的击穿电流密度(JBR)作为电流上限。因此,我们可以推导限流条件并估算能量耗散。基于该模型,我们展示了具有不同结构和沟道材料(石墨烯和铜)的ASLD。发现非对称结构是限流的最佳选择。铜沟道在能量方面优于石墨烯,但严重受限于击穿电流。通过探索电流限制与性能权衡,还讨论了ASLD的优化。该ASLD基准模型为未来自旋电子学应用的设计与实现开辟了新前景。
引用
@article{arxiv.1506.03946,
title = {Current-limiting challenges for all-spin logic devices},
author = {Li Su and Youguang Zhang and Jacques-Olivier Klein and Yue Zhang and Arnaud Bournel and Albert Fert and Weisheng Zhao},
journal= {arXiv preprint arXiv:1506.03946},
year = {2015}
}