我國(guó)數(shù)據(jù)非易失性多功能和可編程自旋邏輯器件研究獲進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（籌）的研究人員通過優(yōu)化磁異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，利用自旋軌道耦合轉(zhuǎn)矩效應(yīng)及自旋霍爾效應(yīng)，在新型自旋邏輯器件及其工作機(jī)理研究中取得重要進(jìn)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(zhì)結(jié)構(gòu)加工成十字狀的Hall條樣品，利用鎖相技術(shù)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(shí)施加脈沖電流的方式，研究了類阻尼力矩和類場(chǎng)力矩等自旋軌道耦合力矩對(duì)磁化翻轉(zhuǎn)行為的作用與影響；同時(shí)，利用反鐵磁材料的交換偏置效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了在零磁場(chǎng)條件下電流驅(qū)動(dòng)的磁矩翻轉(zhuǎn)。此外，研究人員還利用該結(jié)構(gòu)，采用兩種不同的實(shí)驗(yàn)方案實(shí)現(xiàn)了兩種基于自旋霍爾效應(yīng)的電流驅(qū)動(dòng)的自旋邏輯單元。其中一種方案利用了自旋霍爾效應(yīng)翻轉(zhuǎn)磁矩的對(duì)稱性要求。存儲(chǔ)在邏輯單元中的信息受到這種對(duì)稱性的保護(hù)，使得單一的脈沖電流輸入無法改變邏輯單元的狀態(tài)，大幅提高了信息的邏輯運(yùn)算處理和存儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)了信息的非易失性、單個(gè)邏輯單元的多功能性和可編程性。 (中科院)