具有缺口几何结构的赛道存储器中斯格明子的位置稳定性
介观与纳米尺度物理
2022-06-17 v2
摘要
磁性斯格明子是具有吸引力的手性自旋纹理，具有超小尺寸、孤子特性以及可在小电流下轻松移动等特点，使其成为低功耗高密度存储器与逻辑应用中极具前景的信息载体比特。然而，为保证可靠的信息读取，必须确保斯格明子的位置稳定性。利用最小能量路径（MEP）的微磁模拟，我们计算了沿赛道稳定缺口相关的能垒。我们改变材料参数，具体而言，手性Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMI）强度、缺口几何结构以及赛道厚度，以获得最优能垒高度。我们发现斯格明子挤过缺口时尺寸的减小产生了能垒。对于厚度为5 nm的赛道，我们获得高达约45 kBT的能垒范围，可在长期存储应用中提供长达数年的斯格明子位置寿命，同时仅需中等强度电流（约10^10 A/m²）即可移动斯格明子。此外，我们推导了用于估算能垒的准解析方程。我们还探索了其他钉扎机制，如区域内材料参数的局部变化，发现缺口几何结构提供了最高的能垒。我们的结果为设计实用的基于斯格明子的自旋电子学赛道几何结构开辟了可能。
引用
@article{arxiv.2110.13445,
title = {Positional stability of skyrmions in a racetrack memory with notched geometry},
author = {Md Golam Morshed and Hamed Vakili and Avik W. Ghosh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.13445},
year = {2022}
}
备注
We performed the calculations with GdCo material parameters in the updated version, whereas in the previous version, we used a fictitious material. All physical conclusions of the paper remain unchanged