我國數據非易失性多功能和可編程自旋邏輯器件研究獲進展

我國數據非易失性多功能和可編程自旋邏輯器件研究獲進展

中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家實驗室（籌）的研究人員通過優化磁異質結構材料，利用自旋軌道耦合轉矩效應及自旋霍爾效應，在新型自旋邏輯器件及其工作機理研究中取得重要進展。

研究人員利用微納加工方法，將Pt/Co/MgO和Ta/CoFeB/MgO兩種典型的具有垂直磁各向異性的磁性異質結構加工成十字狀的Hall條樣品，利用鎖相技術表征了兩種體系中電流所攜帶的自旋軌道耦合力矩成分；通過在Hall條兩路徑同時施加脈沖電流的方式，研究了類阻尼力矩和類場力矩等自旋軌道耦合力矩對磁化翻轉行為的作用與影響；同時，利用反鐵磁材料的交換偏置效應，實現了在零磁場條件下電流驅動的磁矩翻轉。此外，研究人員還利用該結構，采用兩種不同的實驗方案實現了兩種基于自旋霍爾效應的電流驅動的自旋邏輯單元。其中一種方案利用了自旋霍爾效應翻轉磁矩的對稱性要求。存儲在邏輯單元中的信息受到這種對稱性的保護，使得單一的脈沖電流輸入無法改變邏輯單元的狀態，大幅提高了信息的邏輯運算處理和存儲可靠性，使得這種邏輯單元可以方便地拓展為可編程邏輯陣列，實現了信息的非易失性、單個邏輯單元的多功能性和可編程性。 (中科院)