垂直超顺磁隧道结中的熵辅助纳秒随机操作

我们证明了在直径为50 nm、垂直磁化的超顺磁隧道结（SMTJ）中测得的平均驻留时间与基于Langer理论的理论预测之间具有良好的一致性。由于巨大的熵贡献，该理论为所测结给出的Arrhenius指前因子处于飞秒量级，这与通常假定的1 ns值形成鲜明对比。得益于低指前因子以及对垂直磁各向异性的精细调控，我们报告了在可忽略的偏置电压下，施加面内场时测得的平均驻留时间低至2.7 ns。在施加垂直场的情况下，我们预测了一种Meyer-Neldel补偿现象，即指前因子与激活能呈指数关系，这与测得的驻留时间对场的指数依赖性一致。我们进一步预测了在零偏置电压下，（亚）纳秒驻留时间作为有效各向异性和结直径的函数出现。这些发现为开发利用垂直SMTJ中热噪声的超快、低功耗、非传统计算方案铺平了道路，该方案可缩小至20 nm以下。