磁电自旋轨道纳米器件中基于电压的磁化翻转与读取
介观与纳米尺度物理
2024-11-01 v2
摘要
随着 CMOS 技术在尺寸和电压缩放方面面临挑战，对新型逻辑器件的需求空前高涨，其中基于自旋的器件具有缩放潜力，但代价是显著高的翻转能耗。作为替代，磁电材料被预测可实现低功耗磁化控制，但这一方案在器件层面的结果有限。在此，我们展示了室温下纳米器件中基于电压的磁化翻转与读取，其通过多铁性 BiFeO 与铁磁性 CoFe 之间的交换耦合实现写入，以及 CoFe 与 Pt 之间的自旋-电荷电流转换实现读取。我们表明，在 BiFeO 的电学翻转下，CoFe 的磁化可被反转，产生不同的电压输出。通过额外的显微技术，磁化反转与 BiFeO 中的极化状态和反铁磁螺旋传播方向相关联。本研究构成了磁电自旋轨道逻辑的基础模块，为低功耗后 CMOS 技术开辟了新途径。
引用
@article{arxiv.2302.12162,
title = {Voltage-based magnetization switching and reading in magnetoelectric spin-orbit nanodevices},
author = {Diogo C. Vaz and Chia-Ching Lin and John J. Plombon and Won Young Choi and Inge Groen and Isabel C. Arango and Andrey Chuvilin and Luis E. Hueso and Dmitri E. Nikonov and Hai Li and Punyashloka Debashis and Scott B. Clendenning and Tanay A. Gosavi and Yen-Lin Huang and Bhagwati Prasad and Ramamoorthy Ramesh and Aymeric Vecchiola and Manuel Bibes and Karim Bouzehouane and Stephane Fusil and Vincent Garcia and Ian A. Young and Fèlix Casanova},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.12162},
year = {2024}
}
备注
16 pages, 5 figures and Supplementary Information