利用从头算自旋转移力矩对磁性隧道结中电流诱导翻转的多尺度建模

开发具有低写入电流的高效磁性隧道结用于非易失性存储器件存在重大挑战。为了分析用于高效电流驱动磁性结的潜在材料，我们开发了一种多尺度方法，将自旋转移力矩的从头算计算与使用原子自旋动力学的大规模时间依赖模拟相结合。在这项工作中，我们介绍了我们的多尺度方法，包括对将从头算自旋力矩映射到自旋动力学中的多种可能映射方案的讨论。我们在 Co/MgO/Co/Cu 隧道结原型上展示了该方法，表明自旋力矩主要作用在 Co 自由层与 MgO 之间的界面处。利用自旋动力学，我们随后计算了自由层的反转翻转时间以及实现这种翻转所需的临界电压和电流。我们的工作为设计新型电流驱动的磁性器件提供了一个高效、准确且通用的框架，其中考虑了所有的材料细节。