轨道电流驱动的磁性隧道结磁化开关
材料科学
2025-12-04 v2
摘要
基于自旋和轨道角动量的自旋轨道电子学，为实现高效能记忆和逻辑器件提供了有前景的路径。近期研究表明，以钛、铬和锆等轻过渡金属为例，轨道电流的出现拓宽了自旋轨道力矩（SOT）的应用范围。特别是，由于独立于自旋-轨道耦合而产生的轨道霍尔效应，在自旋电子器件中显示出提高力矩效率的潜力。然而，将轨道电流直接集成到磁随机存取存储器（MRAM）中仍未实现。本文中，我们设计了一种轻金属/重金属/铁磁 multilayer 结构，并实际演示了通过轨道电流实现磁化开关。此外，我们通过 incorporating 由合成反磁结构锁定的参考层，实现了一个鲁棒的 SOT-MRAM 存储单元。我们观察到隧道磁阻率为 66%，在磁场驱动和电流驱动的开关过程中均得到验证。我们的发现凸显了在设计下一代自旋电子器件中运用轨道电流的潜力。
引用
@article{arxiv.2504.05780,
title = {Orbital Current-Driven Magnetization Switching in a Magnetic Tunnel Junction},
author = {Jingkai Xu and Dongxing Zheng and Meng Tang and Chen Liu and Bin He and Man Yang and Hao Li and Yan Li and Aitian Chen and Senfu Zhang and Ziqiang Qiu and Xixiang Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.05780},
year = {2025}
}