离子液栅调控Ta/Co/Pt异质结

自旋轨道扭矩增强三倍

通过低电压离子液栅极，在Ta/Co/Pt异质结中实现自旋轨道扭矩的大幅增强，从而显著降低磁性存储器件的临界翻转电流密度。

He, Zhexi · 赵一凡 · Zhao, Shishun · Yaojin, Li · Jiaqiang, Liu · Zha, Xi · Meng, Zhao · Du, Yujing · Rui, Wang · Yuxuan, Jiang · 周子尧 · Ming, Liu

Journal of Applied Physics 2023

具体参数

临界电流密度

{'zh': '3.80 × 10⁶', 'en': '3.80 × 10⁶'} A cm⁻²

技术优势

三倍扭矩增强

离子液栅极通过界面静电掺杂改变自旋轨道耦合，使有效自旋霍尔角增大至三倍，驱动同样磁矩翻转所需的电流大幅减小。

临界电流减半以上

自旋霍尔角增强后，磁矩翻转所需的临界电流密度从1.14×10⁷降至3.80×10⁶ A cm⁻²，降幅达66.7%，器件写入功耗显著下降。

低压栅控即可实现

仅需2 V栅压即可实现显著的扭矩增强，无需高电压或复杂电场结构，与CMOS电压兼容，易于片上集成。

应用场景

• SOT-MRAM：利用电压调控降低写入电流，实现低功耗、高耐久磁存储单元。
• 自旋轨道扭矩存储器：通过栅压动态调节自旋扭矩，实现按需翻转的磁存储器。
• 低功耗逻辑器件：以低栅压控制磁矩翻转，构建超低功耗自旋逻辑门。