利用 CuNx 介导的轨道电流调控神经形态开关
介观与纳米尺度物理
2022-05-31 v3
摘要
电流诱导的自旋轨道力矩（SOT）被视为在自旋轨道电子器件中驱动神经形态行为的一种有前景的机制。原则上，重金属基磁性异质结构中的强 SOT 归因于自旋轨道耦合（SOC）诱导的自旋霍尔效应（SHE）和/或自旋 Rashba-Edelstein 效应（SREE）。近来，无 SOC 的机制如轨道角动量（OAM）诱导的轨道霍尔效应（OHE）和/或轨道 Rashba-Edelstein 效应（OREE）被提出可产生与传统自旋霍尔机制相当的可观力矩。在本工作中，我们展示了轨道电流可由氮化轻金属 Cu 有效产生。在 Pt/Co/CuNx 磁性异质结构中，通过调节氮掺杂浓度，由自旋与轨道电流共同贡献的总阻尼类 SOT 效率可从约 0.06 调控至 0.4。电流诱导的磁化翻转进一步验证了该轨道电流的有效性，其临界开关电流密度低至 Jc ~ 5 x 10^10 A/m2。最为重要的是，在此类异质结构中可观察到轨道电流介导的忆阻开关行为，这表明巨大的 SOT 与高效的磁化翻转是忆阻开关适用窗口的权衡。我们的工作揭示了轨道电流可能在 SOT 神经形态器件中所起的作用，并为制造高能效自旋轨道电子器件铺就了新路径。
引用
@article{arxiv.2204.09846,
title = {Tailoring neuromorphic switching by CuNx-mediated orbital currents},
author = {Tian-Yue Chen and Yu-Chan Hsiao and Wei-Bang Liao and Chi-Feng Pai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.09846},
year = {2022}
}