多铁逻辑中的磁化动力学、Bennett 时钟及相关能量耗散
介观与纳米尺度物理
2015-04-30 v2
摘要
最近研究表明，多铁逻辑——其中逻辑比特编码在纳米尺度磁致伸缩层的磁化方向中，该层与压电层弹性耦合——可以通过施加在压电层上的数十 mV 小静电势进行 Bennett 时钟。该势能在磁致伸缩层中产生应力，并将其磁化旋转大角度以实现 Bennett 时钟。这种时钟方法比使用自旋转移力矩节能得多。为了评估这种时钟方案是否也能足够快，我们使用 Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG) 方程研究了具有最近邻偶极耦合的多铁逻辑阵列的磁化动力学。我们发现，通过适当设计，如果我们非绝热地时钟并在时钟电路中每个时钟周期每比特翻转耗散约 48,000 kT（室温下）的能量，可以实现约 3 ns 的开关延迟（0.33 GHz 的时钟速率）。这种耗散远远超过了分隔两个逻辑态的能垒，我们假设该能垒为 32 kT 以产生比特错误概率。如果我们使用自旋转移力矩以相同的约 3 ns 延迟进行开关，能量耗散会大得多（约 kT）。这表明，广泛用于磁随机存取存储器的自旋转移力矩是一种低效的磁体开关方式，而通过电压诱导应力进行时钟的多铁逻辑是一种更优越的纳米磁逻辑方案。
引用
@article{arxiv.1011.2914,
title = {Magnetization Dynamics, Bennett Clocking and Associated Energy Dissipation in Multiferroic Logic},
author = {Mohammad Salehi Fashami and Kuntal Roy and Jayasimha Atulasimha and Supriyo Bandyopadhyay},
journal= {arXiv preprint arXiv:1011.2914},
year = {2015}
}