用自旋電流反轉磁化的高效方法

一個國際研究團隊在尋求高密度、低功耗非易失性磁存儲器方面取得了重要的里程碑。“我們建立了一種新方法，無需外部磁場即可在垂直磁化鐵磁體上實現磁化反轉，”該研究的合著者、東北大學工程研究生院教授 Makoto Kohda 說。

自旋電子器件優化了電子的固有自旋及其相關的磁運動。隨著社會需要性能更好、功耗更低的電子產品，自旋電子學將在下一代納米電子設備中發揮重要作用。

從充電電流轉換而來的自旋電流在鐵磁體上產生自旋軌道轉矩 (SOT)，從而實現磁化的電氣控制。目前，這是單向完成的，并且必須使用外部磁場來切換垂直磁化鐵磁體。所謂的無場切換，以及降低電流密度以降低能耗，對于商業可行性至關重要。

Kohda 和他的團隊包括來自東北大學工程研究生院的名譽教授 Junsaku Nitta 和來自韓國高級科學技術研究院 (KAIST) 的同事，如研究員 Jeonchun Ryu、Byong-Guk Park 教授和 Kyung-Jin Lee 教授。

他們利用在各個方向產生的自旋來使用多晶 CoFeB/Ti/CoFeB 創建無場切換——這很重要，因為這種材料已經用于自旋電子器件的大規模生產。此外，與現有的基于自旋電流的磁化反轉相比，新方法的電流密度降低了 30% 。

“國際合作是展示下一代非易失性存儲器技術的關鍵。我們下一步將把這一原理應用到自旋電子設備的量產中，以幫助引入物聯網和人工智能所需的節能技術，”補充說科達。

該團隊的研究結果于2022 年 4 月 7 日 發表在《自然電子學》雜志上。