电压控制椭圆形 pMTJ 中的超快低能耗翻转
介观与纳米尺度物理
2017-05-18 v2
摘要
通过电压控制磁各向异性 (VCMA) 翻转垂直磁隧道结 (pMTJ) 中的磁化强度，已显示出显著降低翻转能耗的潜力。然而，对外部磁场的需求为其实际应用构成了关键瓶颈。在本工作中，我们提出了一种椭圆形的 pMTJ，以消除通过额外电路提供外部磁场的需求。我们证明，可以在 MTJ 堆栈内设计一个厚度为 10 nm 的面内磁化偏置层 (BL)，该层通过 3 nm 厚的金属间隔层与自由层 (FL) 分离，从而为翻转提供 50 mT 的偏置磁场。通过宏观自旋模拟，我们发现可以在 1.6 V 电压下实现 0.38 ns 的快速翻转，能耗低至 0.3 fJ。此外，我们研究了翻转概率的相图，结果显示获得了 0.15 ns 的脉冲持续时间容限，且有利于低电压操作（~1 V）。最后，考虑了 MTJ 的可扩展性，发现就基于进动的 VCMA 翻转的能耗和翻转时间而言，尺寸缩小可能并不具有吸引力。
引用
@article{arxiv.1705.05092,
title = {Ultrafast and low-energy switching in voltage-controlled elliptical pMTJ},
author = {Jiefang Deng and Gengchiau Liang and Gaurav Gupta},
journal= {arXiv preprint arXiv:1705.05092},
year = {2017}
}
备注
There are 28 pages and 5 figures