垂直磁化隧道结中纳秒级自旋力矩切换的尺寸依赖性
介观与纳米尺度物理
2017-03-10 v1 材料科学
强关联电子
摘要
我们在热激活区域对直径从 50 到 250 nm 的垂直磁化隧道结中自旋转移力矩诱导的切换进行了时间分辨研究。当磁场和自旋力矩共同促进 P 到 AP 跃迁时，反转产生单调的电阻斜坡，可解释为畴壁以 17 至 30 nm/ns 的速度穿过器件；更小的单元切换得更快。当磁场阻碍 P 到 AP 跃迁时，切换之前会出现重复的切换尝试，在此期间电阻瞬态增加直至成功反转发生。在 50 nm 时，P 到 AP 切换可重现地在 3 ns 内完成，伴随器件电阻的单调增加。在反向跃迁（AP 到 P）中，即使在最小的结中也有多种反转路径可能。此外，响应的非均匀性质在纳米尺度似乎仍然存在，有时在反转期间表现出强无序的电学特征。在大于 100 nm 的器件中，AP 到 P 跃迁之前会出现 AP 态的强烈不稳定性。在切换到 P 之前电阻变得极度不稳定，其路径导致电导缓慢（20-50 ns）且不规则地增加并具有变异性。在最大的结中，60 nm 的未反转气泡可持续几微秒。当结尺寸缩小至 60 nm 以下时，AP 到 P 切换的复杂性降低但未被消除。不再检测到初始 AP 态的不稳定性，但其他特征仍然保留。在最小的结（50 nm）中，我们偶尔观察到快得多（小于 1 ns）的切换事件。我们讨论了切换不对称性及其尺寸依赖性的起源，重点强调了参考层发出的杂散场非均匀性的作用，该非均匀性影响了有利于成核的区域。
引用
@article{arxiv.1607.00260,
title = {Size-dependence of nanosecond-scale spin-torque switching in perpendicularly magnetized tunnel junctions},
author = {T. Devolder and A. Le Goff and V. Nikitin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1607.00260},
year = {2017}
}