SOT-MRAM器中内在的后向开关现象

SOT-MRAM的写入过程被认为是在存在额外的对称性破坏因子（如沿当前方向施加外部磁场）时是确定性的。值得注意的是，随着电流的变化，写入概率呈现出独特的行为：在高电流时降至零，甚至随电流振荡。这种现象归因于由自旋轨道扰动驱动的磁化反转中的后向开关。对该后向开关现象进行了系统性调查，研究对象为直径小于100 nm的CoFeB磁性柱，这些柱子位于$\beta$-W霍尔十字阵列的中心位置。采用统计方法，研究了包括电流脉冲幅度和不同方向磁场应用在内的各种参数的影响。研究结果表明，后向开关现象并非统计上是随机的。采用具有真实磁学参数值的宏自旋模型仿真能够准确再现实验观察，并提供对后向开关机制的洞察。这些仿真还探讨了缓解该现象的策略，如优化写入脉冲的形状。将该方法应用于完整的SOT-MRAM单胞单元，可实现写入误差率低于$2 \times 10^{-6}$，表明该策略在扩大SOT-MRAM写入操作的工作电流范围方面具有有效作用。