亚纳秒自旋转移开关：自由层偏置与钉扎层偏置的优势比较

我们分析了由电流阶跃引起的自旋转移开关中开关持续时间的统计分布，并讨论了增强开关持续时间可重复性的偏置策略。我们使用宏自旋近似，并将有限温度效应建模为初始磁化状态的玻尔兹曼分布（绝热极限）。我们比较了三种模型自旋阀：自由层易轴平行于钉扎层磁化强度的自旋阀（标准几何结构）、钉扎层磁化强度相对于自由层易轴倾斜的自旋阀（钉扎层偏置），以及自由层磁化强度通过难轴偏置被拉离易轴的自旋阀（自由层偏置）。在传统几何结构中，开关持续时间遵循宽泛的规则分布，具有包含非常长开关事件的延伸长尾。对于两种偏置策略，开关持续时间遵循多阶梯分布，反映了开关的进动性质，以及反转所需的进动周期的统计数。我们推导了分析标准，以避免开关事件持续时间远长于平均开关持续时间，从而实现最高的可重复性。根据电流幅度和偏置强度，开关时间分布的宽度可以显著减小，最佳可重复性通过自由层偏置在过驱动电流为几倍单位时实现。