通过自旋轨道力矩和固有各向异性实现非易失多状态磁场开关
介观与纳米尺度物理
2026-03-13 v1 应用物理
摘要
虽然当前驱动的双状态自旋轨道力矩(SOT)开关已 well established，但确定性地电气控制多磁状态是自旋器件领域的核心挑战之一。本文实现了一种概念新颖的多状态 SOT 器件，基于 SrIrO_3/SrRuO_3 双层结构，拥有四个固有稳定且电气可区分的磁性状态，包括两种平面倾斜(IP_c^)和两种垂直倾斜(OP_c^)状态。脉冲电流激励完整映射四个状态之间的所有 12 种确定性转换，建立了由两种特征电流密度定义的稳健开关协议。原位扫描氮空位(NV)中心磁力学提供了对此前未观察到的 IP_c^ 状态的直接实空间证据，同时自旋动力学仿真揭示了由自旋力矩与有效各向异性场在四向各向异性景观中协同作用驱动的两步开关路径。我们对固有多状态 SOT 器件的演示直接解决了传统双状态 SOT 技术的密度瓶颈，为紧凑、高速且高效的多状态自旋器件开辟了强大的范式。
引用
@article{arxiv.2603.11656,
title = {Non-volatile Multistate Magnetic Switching via Spin-orbit Torque and Intrinsic Anisotropy},
author = {Fei Ye and Chunzheng Wang and Xue Zhang and Sihai Jiao and Zhongjie Wang and Long Cheng and Zhifeng Zhu and Chunlei Gao and Xiaofang Zhai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.11656},
year = {2026}
}