超低电流10 nm自旋霍尔纳米振荡器

基于纳米 constriction 的自旋霍尔纳米振荡器（SHNOs）处于自旋电子学相关研究的前沿，可用于基于振荡器的神经形态计算与伊辛机等新兴技术应用。然而，其小型化至亚50 nm宽度区间会导致阈值电流缩放性能变差。本文中，我们表明电流通过Si衬底的分流是此问题的根源，并研究了不同种子层如何缓解该问题。我们发现超薄Al$_{2}$O$_{3}$种子层与SiN（200 nm）涂覆的p-Si衬底可提供最佳改善，使我们能将SHNO宽度缩小至10 nm的真正纳米尺度，并在低于30 $\mu$A的阈值电流下工作。此外，Al$_{2}$O$_{3}$种子层的电绝缘性与高热导率将为大型SHNO阵列提供最佳条件，避免阵列内出现显著温度梯度。因此，我们最先进的超低工作电流SHNOs为基于振荡器的计算向线性链或二维阵列的大型动力学神经网络扩展提供了一条高能效途径。