工程化倾斜能量景观实现磁性微结构自由流动，用于人工神经元应用
计算物理
2025-12-05 v1
摘要
基于自旋电子学的类脑神经形态计算近期引起了广泛关注，源于磁性微结构的优异特性，包括纳米级尺寸、高稳定性和低能耗。尽管具有这些优势，将此类微结构实际集成到功能器件中仍然具有挑战性。制造工艺通常复杂且易受随机效应影响，如不需要的钉扎和热诱导不稳定性，限制了器件可靠性和可扩展性。解决这些挑战对于推进自旋电子学神经形态架构走向实际应用至关重要。因此，为减少这些效应，我们提出了一种实验可行且相比现有方法需要更少能量的设计。通过将系统各向异性工程化为锯齿型能量景观，我们实现了这些微结构的自由流动，并成功模拟了生物神经元的积分-发放（integrate-and-fire, IF）功能。因此，所提出的设计为调控磁性微结构动态行为提供了一种实验可靠且能量高效的外部刺激方法，实现了每次脉冲仅23.66 fJ的低能耗，为基于skyrmion的未来神经形态计算器件应用铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2512.05020,
title = {Engineered Inclined Energy Landscapes Enabling Free Flow of Magnetic Microstructures for Artificial Neuron Applications},
author = {Anmol Sharma and Ranjeet Kumar Brajpuriya and Vivek K. Malik and Vishakha Kaushik and Sachin Pathak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.05020},
year = {2025}
}