Advanced Quantum Technologies: 利用自旋轨道矩实现对磁性的调控综述进展

随着大数据时代的来临,人们对信息处理和存储的要求越来越高,寻找新型的非挥发存储器件和信息处理器件成为了当前的研究热点和产业趋势。利用电子的自旋,而不仅仅是电子电荷来进行信息的处理和存储,有可能是最具前景的技术之一。与目前商用第二代磁随机存储器相比,基于自旋轨道矩的磁随机存储器读写路径分离,器件的可靠性大大增强,且读写速更快,能耗更低;另外基于自旋轨道矩的磁性器件也可以用于数据处理,实现存算一体,对未来信息技术的发展有重要价值,自发现以来一直受到科学界和工业界的广泛关注。

中国科学院半导体研究所的王开友研究员课题组和英国诺丁汉大学的Kevin William Edmond博士撰写了综述文章“Manipulation of Magnetization by Spin–Orbit Torque”,系统总结了自旋轨耦合的起源、自旋轨道矩调控磁性的机理、方法以及相关器件,并展望了自旋轨道矩器件和技术在未来的应用。该文章首先从原子层面介绍了自旋轨道耦合的微观起源,然后总结了固体材料和包含界面的薄膜材料中的自旋轨道耦合。之后介绍了利用自旋轨道矩在铁磁材料、斯格明子、以及反铁磁材料中实现磁调控的机制,总结了目前实验报道的定向翻转方法及其原理,总结了不同材料中的自旋流及其对应的自旋霍尔角。最后,介绍了自旋轨道矩器件和技术走向应用面临的挑战,包括如何进一步降低能耗、以及如何实现可集成的无外场下的定向翻转,并对自旋轨道矩器件随机存储器、自旋逻辑及人工智能等方向的应用进行了展望。

相关论文发表于近期的ADVANCED QUANTUM TECHNOLOGIES(DOI: 10.1002/qute.201800052)。

Speak Your Mind

*