用自旋电流反转磁化的高效方法

一个国际研究团队在寻求高密度、低功耗非易失性磁存储器方面取得了重要的里程碑。“我们建立了一种新方法，无需外部磁场即可在垂直磁化铁磁体上实现磁化反转，”该研究的合著者、东北大学工程研究生院教授 Makoto Kohda 说。

自旋电子器件优化了电子的固有自旋及其相关的磁运动。随着社会需要性能更好、功耗更低的电子产品，自旋电子学将在下一代纳米电子设备中发挥重要作用。

从充电电流转换而来的自旋电流在铁磁体上产生自旋轨道转矩 (SOT)，从而实现磁化的电气控制。目前，这是单向完成的，并且必须使用外部磁场来切换垂直磁化铁磁体。所谓的无场切换，以及降低电流密度以降低能耗，对于商业可行性至关重要。

Kohda 和他的团队包括来自东北大学工程研究生院的名誉教授 Junsaku Nitta 和来自韩国高级科学技术研究院 (KAIST) 的同事，如研究员 Jeonchun Ryu、Byong-Guk Park 教授和 Kyung-Jin Lee 教授。

他们利用在各个方向产生的自旋来使用多晶 CoFeB/Ti/CoFeB 创建无场切换——这很重要，因为这种材料已经用于自旋电子器件的大规模生产。此外，与现有的基于自旋电流的磁化反转相比，新方法的电流密度降低了 30% 。

“国际合作是展示下一代非易失性存储器技术的关键。我们下一步将把这一原理应用到自旋电子设备的量产中，以帮助引入物联网和人工智能所需的节能技术，”补充说科达。

该团队的研究结果于2022 年 4 月 7 日 发表在《自然电子学》杂志上。