磁性Skyrmion：从基础物理到开创性应用
介观与纳米尺度物理
2023-09-08 v2 材料科学
超导电性
摘要
Skyrmion器件因其小尺寸、拓扑保护性和低驱动电流需求而展现出高能效、高集成度的数据存储与计算能力。因此，为实现这些器件，从基础物理到实际应用的广泛研究变得必不可少。在本文中，我们对理解磁性Skyrmion背后基础物理及基于它们的新型数据存储与计算技术的进展进行了详尽综述。我们首先深入讨论拓扑保护、稳定性、静力学与动力学等理解Skyrmion所必需的基础概念，从而奠定Skyrmion技术的基础。为实现与CMOS兼容的Skyrmion功能器件，Skyrmion的写入与读取至关重要。我们讨论了STT、SOT和VCMA等不同写入方案的发展。Skyrmion的读取主要通过两种机制实现：磁阻隧道结（MTJ）的TMR效应与拓扑电阻率（THE）。因此，我们还对Skyrmion霍尔效应、拓扑性质和涌现场进行了深入研究，以此结束关于Skyrmion读取进展的讨论。基于写入与读取方案，我们讨论了Skyrmion在传统逻辑、非传统逻辑、存储应用特别是神经形态计算中的应用。随后，我们概述了承载Skyrmion的Majorana零模（MZM）在新兴拓扑量子计算中的潜力以及螺旋度依赖的Skyrmion量子比特。
引用
@article{arxiv.2308.11811,
title = {Magnetic Skyrmion: From Fundamental Physics to Pioneering Applications},
author = {Kishan K. Mishra and Aijaz H. Lone and Srikant Srinivasan and Hossein Fariborzi and Gianluca Setti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.11811},
year = {2023}
}
备注
arXiv admin note: text overlap with arXiv:1907.00957 by other authors