Current induced magnetization switching in magnetic tunnel junctions
考虑到电子-电子相互作用的影响，提出了一种不同于自旋积累图象的磁隧道结电流感生磁化翻转的新机制.我们发现，在隧道结构中的增强自旋开关效应的可能性，相对于电流归一化时，是远远大于在多层膜。最近的一些实验结果为目前的情况提供了证据。
2002-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Switching mechanism of photochromic diarylethene derivatives molecular junctions
采用完全自洽非平衡格林函数方法结合密度泛函理论，研究了二芳基乙烯类光致变色衍生物夹在两个金表面之间的电子输运性质和开关机制.两种构型的透射谱计算结果有明显的区别。开放式结构在宽的能量窗口内没有任何明显的透射峰，而封闭式结构在费米能级两侧有两个明显的透射峰。小偏压下封闭结构分子结的电子输运性质主要取决于受微扰的最低未占分子轨道透射峰的拖尾。计算得到的开关电流比为两个数量级左右，再现了实验测量结果的基本特征。此外，我们发现，在一个宽的偏置电压窗口内的开关行为是非常强大的取代F或S的H或O和不同的端锚定原子从S到Se和Te。
2007-04-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Electric breakdown in ultra-thin MgO tunnel barrier junctions for spin-transfer torque switching
制备了用于自旋转移矩开关的磁性隧道结，研究了其介电击穿特性。击穿通常发生在比开关电压高不了多少的电压下，这是实现自旋转移矩磁性随机存取存储器的瓶颈。完整和破碎的隧道结的特点是通过传输测量，然后准备通过聚焦离子束的透射电子显微镜和能量色散X射线光谱。与我们以前的模型的电击穿较厚的MgO隧道势垒的比较，揭示了显着的差异所产生的高电流密度。
2009-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Optoelectronic switching of addressable molecular crossbar junctions
这封信报道了在用聚合物压印方法制造的可寻址分子交叉杆结中观察到的光电开关。在结中的活性介质是一个分子自组装单层软夹在金电极之间。在高真空条件下，通过变温（95 ~ 300 K）的电流-电压测量研究了分子结.在95 K时，最高的开/关比为3个数量级，显示出可逆的光电开关。开关行为与光波长和分子结构无关，但强烈依赖于温度。初步分析表明，分子/电极界面的独特结合性质在开关性能中起主导作用。
2006-11-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Lower current-driven exchange switching threshold in noncollinear magnetic junctions under high spin injection
电流感应开关被认为是在一个磁性结。该结包括钉扎和自由铁磁层，其工作在高自旋注入的制度。结果表明，在这种制度的交换磁化反转阈值可以降低到两次时，层的轴是非共线的。
2009-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonvolatile Static Random Access Memory (NV-SRAM) Using Magnetic Tunnel Junctions with Current-Induced Magnetization Switching Architecture
我们提出并计算分析了一种非易失性静态随机存取存储器（NV-SRAM）单元使用磁隧道结（MTJ）与磁场自由电流感应磁化开关（CIMS）架构。一对MTJ连接到具有CIMS架构的标准SRAM单元的存储节点，使得能够对非易失性逻辑信息进行完全电存储和恢复操作。所提出的NV-SRAM有望成为下一代功率门控逻辑系统的关键部件，具有极低的静态功耗。
2009-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Separate magnetization switching of hexagonal Co/BN/Co junctions grown epitaxially on c-sapphire
采用分子束外延技术在c面Al_2 O_3衬底上生长了磁性隧道结（MTJ）。MTJ叠层由两个铁磁hcp-Co层组成，由薄的绝缘h-BN阻挡层隔开。样品已经生长在一个单一的运行揭示单晶外延结构与尖锐的界面，通过应用透射电子显微镜观察。面内磁化实验已经揭示了薄的顶部Co（软）层和厚的底部Co（硬）层的单独磁化切换。在零磁场下，两个Co层处于反平行状态。
2017-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Bidirectional switching assisted by interlayer exchange coupling in asymmetric magnetic tunnel junctions
研究了自旋转移矩、层间交换耦合电压调制和磁各向异性对垂直磁性隧道结（p-MTJ）开关行为的综合影响。在非对称p-MTJ中，层间交换耦合的线性电压依赖性使得有效垂直各向异性势垒对于两个电压极性都降低。这种机制被证明是降低临界开关电流和有效激活能。最后，我们分析了通过层间交换耦合开关的可能性。
2020-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pressure induced switching in ferroelectrics: on the junction between physics and electrochemistry
铁电薄膜中的压力诱导极化切换已经成为用于畴图案化的强有力的方法，允许在自由表面上和薄导电顶部电极下创建预定义的畴图案。然而，铁电体中压力诱导极化开关的机制仍然存在很大争议，挠曲电性，极化旋转和抑制，以及体相和表面电化学过程都可能相关。在这里，我们分类可能的压力引起的开关机制，进行初步估计，并深入研究使用相场建模。我们发现，这些影响的幅度是非常接近的，并引起复杂的开关图的压力和膜厚度的函数与非平凡的拓扑结构或可切换和不可切换的区域。
2017-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Photon-induced switching and tunneling phenomna in a YBCO thin film junction
在持续光电导（PPC）现象中，用1 mW He-Ne激光照射YBCO薄膜结，导致临界电压（与阈值电压相似）降低。增加光照可逆转临界电压的降低。用He-Ne激光和白炽灯交替照射，实验上降低和提高了结的临界电压。用5 mW He-Ne激光器观察到光诱导态的可见猝灭。最后，用入射光照射，破坏了结的阈值行为。
2004-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Interface moment dynamics and its contribution to spin-transfer torque switching process in magnetic tunnel junctions
对于涉及垂直磁化的磁性隧道结的存储器应用的实际问题是在高偏置电压下开关特性的可靠性。通常已经观察到，在高偏置下，存在额外的误差过程，其导致在偏置电压进一步增加时切换概率降低。我们确定的主要原因，这种错误上升的过程中，通过检查的开关统计作为偏置电压和外加电场的函数，并在实时的结开关动态。这些实验表明，一个巧合的发病误差上升和存在一个新的低频微波发射远低于各向异性场所规定的。我们表明，在一个少的宏观自旋耦合的数值模型，这是一致的界面区域与集中的垂直各向异性，并在那里的磁矩有限的交换耦合到其余的层。这些结果表明，高频界面磁矩动力学在确定这些隧道结器件的开关特性中起着重要作用。
2019-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Taming the resistive switching in Fe/MgO/V/Fe magnetic tunnel junctions: An ab initio study
提出了一种可能的机制，实验观察到的电阻开关在Fe/MgO/V/Fe结。在局域密度近似和赝势理论下的从头算总能量计算表明，通过使氧离子穿过MgO/V界面，可以获得亚稳态。有人认为，这种状态可以通过在界面上施加电场来达到。此外，基态和亚稳态表现出不同的电导。后者的结果进行了讨论，在费米能级的态密度的变化和界面处的电荷转移，由于氧离子的运动。
2014-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscopic processes of Current Induced Switching in thin tunnel junctions
在磁性纳米结构中，人们通常使用磁场来在两个电阻（R）状态之间转换。实现R开关的一种不太常见但技术上更有趣的替代方案是使用电流，优选地是低强度的电流。这种电流感应开关（CIS）最近在薄磁隧道结中观察到，并归因于原子进入/离开绝缘体的电迁移。本文研究了薄MnIr/CoFe/AlO $_x$ /CoFe隧道结的电流感生开关、电阻和磁阻。在室温下的CIS效应相当于高和低状态之间的6.9%的R-变化，并归因于在电极/屏障界面中的金属离子的纳米结构重排。在切换到低R状态之后，一些电迁移的离子通过两个不同的能量通道返回到它们的初始位置。估计$\sim$ 0.13 eV（$\sim$ 0.85 eV）的低（高）能垒。离子电迁移然后通过与不同类型的离子位点/缺陷相关联的两个微观过程发生。在外部磁场下的测量表明，由于MR（磁）和CIS（结构）效应的同时共轭，额外的中间R-状态。
2006-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Hysteretic current-voltage characteristics and resistance switching at an epitaxial oxide Schottky junction SrRuO$_{3}$/SrTi$_{0.99}$Nb$_{0.01}$O$_{3}$
研究了在SrTi $_{0.99}$ Nb $_{0.01}$ O $_{3}$（Nb：STO）衬底上外延生长的SrRuO $_{3}$（SRO）薄膜的钙钛矿异质结的输运性质。SRO/Nb：STO界面的整流电流-电压（$I$ - $V$）特性与深功函数金属（SRO）和$n$型半导体（Nb：STO）组成的肖特基结一致。在$I$ - $V$特性中出现滞后，其中高电阻和低电阻状态分别由反向和正向偏置应力引起。电阻切换也通过施加1 $μ$ s - 10 ms持续时间的短电压脉冲来触发。
2004-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Bistable hysteresis and resistance switching in hydrogen gold junctions
H2-Au分子结的电流-电压特性在40 mV的特征电压附近表现出有趣的台阶。令人惊讶的是，我们发现一个滞后连接到这些步骤与一个典型的时间尺度> 10 ms。这个时间常数的比例线性的结中消耗的功率超过偏置功率P_s = IV_s。我们建议，滞后是有关的振动加热的分子在结和周围的氢分子。值得注意的是，我们可以设计我们的结，使滞后的特征时间变成>天。我们证明，可靠的开关设备可以从这样的结。
2009-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Possibility of exchange switching ferromagnet - antiferromagnet junctions
本文研究了由铁磁金属（FM）、反铁磁导体（AFM）和闭合电路的非铁磁金属组成的磁性结中的电流流动。具有高各向异性和晶格中磁性原子的钉扎自旋的FM层相对于AFM层充当自旋注入器。为了在AFM层中获得最终的磁化，施加磁场，其可以变化以控制磁化。来自FM层的自旋极化电流产生扭矩，并使得可以切换磁化。一种可能性，以降低阈值电流密度的数量级的磁场的装置。
2010-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Efficient Switching of 3-Terminal Magnetic Tunnel Junctions by the Giant Spin Hall Effect of $\rm{Pt}_{85}\rm{Hf}_{15}$ Alloy
最近的研究表明，引入增加Pt电阻率的杂质可以提高其产生的自旋霍尔扭矩的效率。在这里，我们直接证明了这种策略的有用性，通过制造原型3端面内磁化磁性隧道结，利用自旋霍尔扭矩从$\rm{Pt}_{85}\rm{Hf}_{15}$合金，并测量开关的临界电流。我们发现，$\rm{Pt}_{85}\rm{Hf}_{15}$降低开关电流密度相比，纯铂的准静态斜坡电流偏置和纳秒级电流脉冲的约2倍，从而证明了这种方法的可行性，以协助开发高效的嵌入式磁存储器技术。
2018-01-01 cond-mat.mtrl-sci
Current-driven magnetization switching in CoFeB/MgO/CoFeB magnetic tunnel junctions
报道了低阻Co 40 Fe 40 B20/MgO/Co 40 Fe 40 B20磁性隧道结（MTJ）中电流驱动的磁化反转。在270 ℃和300 ℃退火的样品中，电流驱动开关所需的临界电流密度Jc分别低至7.8 x 10^5 A/cm ^2和8.8 x 10^5 A/cm ^2，相应的隧道磁阻（TMR）比分别为49%和73%。在350 ℃下进一步退火，样品的TMR比增加到160%，同时伴随的Jc增加到2.5 x 10^6 A/cm ^2。我们将低Jc归因于隧道电流的高自旋极化和CoFeB单个自由层的小MsV产物，其中Ms是饱和磁化强度，V是自由层的体积。
2005-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Single-shot all-optical magnetization switching in in-plane magnetized magnetic tunnel junction
在面内磁化磁性隧道结中，通过将Co40Fe40B20软层与Co85Gd15层交换耦合实现了单脉冲全光无螺旋度翻转，缓解了垂直磁各向异性限制并使TMR比超过100%。
2024-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-shot dynamics of spin-orbit torque and spin transfer torque switching in three-terminal magnetic tunnel junctions
电流感生自旋转移力矩（STT）和自旋轨道力矩（SOT）使得非易失性磁性随机存取存储器中的磁性隧道结（MTJ）能够电切换。为了开发更快的存储器器件，需要改进电流驱动磁化动态下的时间尺度。在这里，我们报告的全电时间分辨测量由SOT驱动的三端MTJ器件的磁化反转。电流注入过程中的MTJ电阻的单次测量显示，SOT开关涉及一个随机的两步过程，包括域成核时间和传播时间，这具有不同的成因，时间尺度，和统计分布相比，STT开关。我们进一步表明，SOT，STT，和电压控制的磁各向异性（VCMA）的组合导致可再现的子ns开关的累积开关时间小于0.2 ns的扩展。我们的测量揭示了SOT，STT和VCMA在确定MTJ器件的开关速度和效率方面的综合影响。
2020-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low voltage local strain enhanced switching of magnetic tunnel junctions
针对 CoFeB-MgO 基磁隧道结应变调控电压过高的问题，本文利用局部栅极电场诱导应变，在 200 mV 低电压下实现开关场控制和隧道磁阻线性增强。
2023-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Current-induced magnetization switching in MgO barrier based magnetic tunnel junctions with CoFeB/Ru/CoFeB synthetic ferrimagnetic free layer
本文报道了MgO基磁性隧道结中Co 40 Fe 40 B20（2nm）/Ru（0.7-2.4nm）/Co 40 Fe 40 B20（2nm）合成亚铁磁（SyF）自由层的电流感生磁化翻转的本征临界电流密度（Jc 0）和热稳定性因子（E/kBT，其中E、kB和T分别为势能、玻耳兹曼常量和温度）。我们表明，Jc 0和E/kBT可以通过分析的平均临界电流密度作为一个函数的结晶度使用Slonczewski的模型，考虑到热波动。我们发现，高反铁磁耦合的两个CoFeB层之间的SyF自由层的结果在降低Jc 0不降低高E/kBT。
2006-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Picosecond Switching of Optomagnetic Tunnel Junctions
超导磁隧道结是自旋电子存储器的重要组成部分之一，它可以实现快速的非易失性数据存取，具有彻底改变主流计算结构的巨大潜力。然而，这种器件的传统开关机制从根本上受到自旋极化电流4的阻碍，自旋转移扭矩或自旋轨道扭矩具有自旋进动时间限制和过度的功率耗散。这些物理约束极大地促进了现代自旋电子学的发展。在这里，我们报告了一个光磁隧道结使用的自旋光子组合。该复合器件采用了一个全光开关的Co/Gd双层耦合到CoFeB/MgO为基础的垂直磁隧道结的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida相互作用。皮秒全光操作的光磁隧道结明确证实了时间分辨测量。此外，该器件显示出相当大的隧道磁电阻和热稳定性。这种概念验证设备代表了实现具有THz数据访问的超快自旋电子存储器以及超低功耗的重要一步。
2020-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superparamagnetic dwell times and tuning of switching rates in perpendicular CoFeB/MgO/CoFeB tunnel junctions
磁性隧道结的薄电极可以在非常低的温度下显示出超顺磁性。我们分析了它们在不同温度、磁场和电场下的热致开关。虽然停留时间遵循阿克里先乌斯定律，但与单域激活模型相比，它们的数量级太小了。包括熵效应消除了这种不一致性，并导致磁激活体积远小于电极的磁激活体积。比较不同的势垒厚度的数据，然后允许分离的影响，泽曼能量，自旋转移扭矩和电压引起的各向异性变化的停留时间。基于这些结果，我们展示了通过结合磁场和电场来调整开关速率，这为它们在噪声神经网络中的应用开辟了一条道路。
2019-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.data-an
Size-dependence of nanosecond-scale spin-torque switching in perpendicularly magnetized tunnel junctions
我们的时间分辨的自旋转移力矩诱导开关在垂直磁化隧道结的直径从50到250 nm的热激活制度。当磁场和自旋矩同时有利于P到AP的转变时，反转产生单调的电阻斜坡，可以解释为畴壁以17到30 nm/ns的速度通过器件传播;较小的单元因此切换得更快。当电场阻碍P到AP的转换时，在转换之前会进行重复的转换尝试，在此期间电阻会瞬时增加，直到发生成功的反转。在50 nm处，P到AP切换在3 ns内可再现地进行，器件电阻单调增加。在反向转换（AP到P）中，即使在最小的结中也可能有几条反向路径。此外，在纳米尺度下，响应的不均匀性似乎仍然存在，有时在反转期间具有强烈无序的电特征。在100 nm以上的器件中，AP到P的转变之前是AP状态的强不稳定性。在切换到P之前，电阻变得非常激动，在产生具有可变性的电导的缓慢（20-50 ns）不规则增加的路径中。60 nm的未反转气泡可以在最大的结中持续几微秒。AP到P切换的复杂性降低，但不抑制当结的尺寸缩小到60 nm以下。初始AP状态的不稳定性不再被检测到，但其他特征仍然存在。在最小的结（50 nm），我们偶尔会观察到更快（低于1 ns）的开关事件。我们讨论了开关的不对称性和其大小的依赖关系的起源，重点是从参考层，这会影响成核是有利的区域中发出的杂散场的非均匀性的作用。
2016-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Iridium Enabled Field-free Spin-orbit Torque Switching of Perpendicular Magnetic Tunnel Junction Device
利用自旋霍尔效应产生的自旋-轨道转矩（SOT）写入磁性位为超快和低功率磁阻随机存取存储器（MRAM）创造了新的可能性。对于垂直MRAM，需要额外的面内场来打破垂直存储层的确定性SOT写入的对称性。虽然方案已经在垂直层的无外场SOT开关中得到了证明，但实际上将它们与垂直MTJ集成似乎仍然具有挑战性。在这里，我们提出了实验演示的自旋轨道转矩（SOTs）开关的垂直磁隧道结（MTJ）器件，而不施加外部磁场。Ir层用于经由自旋霍尔效应注入纯自旋电流和将面内交换场介导到MTJ的垂直自由层的双重目的。稳健的无场SOT开关与脉冲写路径电流被证明为各种MTJ尺寸范围从50 nm到500 nm。研究了MTJ尺寸和脉宽对临界开关电流的影响。结合微磁模拟进行开关动力学以及开关上的热效应提供深入的分析。
2019-11-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Back-hopping in Spin-Transfer-Torque switching of perpendicularly magnetized tunnel junctions
我们分析了垂直磁化隧道结中自旋矩引起的磁化翻转中的回跳现象。该分析是基于单次拍摄的时间分辨电导测量的脉冲引起的回跳。研究几种材料变体表明，反向跳跃是隧道结的名义上固定系统的一个特征。发现反向跳跃通过两个顺序的切换事件进行，这导致接近于但不同于常规并联状态的电导的最终状态P'。P'态在剩磁时不存在。如果电流被移除，它通常会松弛到传统的反平行状态。P'状态涉及固定层的唯一自旋极化部分的切换。文献的分析表明，只有当自旋极化层太弱耦合到固定系统的其余部分时，才会发生回跳，这证明了在自旋转移矩磁性随机存取存储器中凭经验实施的回跳缓解策略的后验性。
2020-06-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ferrimagnetic Heusler tunnel junctions with fast spin-transfer torque switching enabled by low magnetization
本研究利用低磁化铁磁Heusler合金Mn3Ge实现快速可靠的自旋转移力矩切换，并创下铁磁材料室温隧道磁电阻纪录，为高性能磁性随机存取存储器的扩展提供路径。
2024-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring the switching efficiency of magnetic tunnel junctions by the fieldlike spin-orbit torque
电流感应自旋轨道转矩提供了一个通用的工具，用于切换磁性器件。在垂直磁体中，转矩的阻尼分量是磁化反转的主要驱动力。类场转矩在多大程度上有助于开关是一个有争议的问题。在这里，我们研究的磁隧道结的开关与CoFeB自由层和W或Ta的底层，其中有一个类场阻尼扭矩的比例为0.3和1，分别。我们发现，类场转矩可以帮助或阻碍切换的CoFeB时，静态面内磁场需要定义的极性自旋轨道转矩切换有一个组件横向的电流。特别地，与标准共线对准相比，可以利用场和电流的非共线对准来增加开关效率和可靠性。通过实时探测单个开关事件，我们还表明，横向磁场和类场转矩的组合可以加速或减速反转开始。我们使用微磁模拟验证我们的观察结果，并将结果外推到具有不同扭矩比的材料。最后，我们提出了设备的几何形状，利用类场扭矩的密度增加内存应用和突触的重量产生。
2022-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit-torque magnetization switching of a three terminal perpendicular magnetic tunnel junction
本文报道了三端垂直磁性隧道结的自旋-轨道力矩电流感生磁化翻转和隧道磁电阻效应读出。该器件由Ta电流线顶部的垂直Ta/FeCoB/MgO/FeCoB叠层组成。底部FeCoB层的磁化可以通过在存在面内偏置磁场的情况下在Ta层中注入密度为$5\times10^{11}$ A/m $^2$的电流脉冲来可再现地切换，从而导致TMR信号的满量程变化。我们的工作证明了一个垂直自旋轨道力矩磁存储单元的概念。
2013-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Transfer Effects in Nanoscale Magnetic Tunnel Junctions
我们报告测量的磁性开关和稳态磁旋进驱动的自旋极化电流在纳米磁性隧道结低电阻，< 5欧姆微米平方，障碍。磁开关所需的电流密度与全金属自旋阀器件的值相似。在隧道结中，自旋转移驱动的开关可以发生在足够高的电压，以淬灭隧道磁阻，表明电流保持自旋极化在这些电压。
2004-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Backhopping effect in magnetic tunnel junctions: comparison between theory and experiment
我们报道了在磁性隧道结中由于自旋转移矩引起的磁开关和反向跳跃效应。实验数据的电流感应开关与MgO隧道势垒结揭示了随机来回切换的磁化状态，这出现时，电流方向有利于平行的磁配置。该效应取决于势垒厚度$t_b$，并且在具有非常薄的MgO隧道势垒（$t_b$ $<$ 0.95 nm）的隧道结中未观察到。开关的偏置电压和势垒厚度的依赖性解释的宏自旋模型，与修改后的Landau-Lifshitz-Gilbert方程描述的磁化动力学。数值模拟表明，在高偏置电压下，面内和面外转矩分量之间的竞争可能导致非确定性开关行为，与实验观察结果一致。当势垒厚度减小时，跨越势垒的磁性层之间的总体耦合变为铁磁的，这抑制了回跳效应。
2013-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polarization and resistive switching in epitaxial 2 nm Hf$_{0.5}$Zr$_{0.5}$O$_2$ tunnel junctions
在寻求可靠且功率高效的忆阻器件的过程中，铁电隧道结作为潜在的候选者被研究。CMOS兼容的铁电铪氧化物处于最前沿。然而，在厚度约为${\approx}$ 4 - 6 nm的外延隧道器件中，相对高的隧道能量势垒产生了挑战其实现的大电阻。在这里，我们表明，铁电和电阻开关可以观察到在1.2纳米外延铪$_{0.5}$锆$_{0.5}$ O $_2$（HZO）隧道结在大面积电容器（${\approx} 300μm^2$）。我们观察到，对于OFF和ON电阻状态，电阻面积积分别减小到约160 $Ω{\cdot}$ cm $^2$和65 $Ω{\cdot}$ cm $^2$。这些值比在等效5 nm HZO隧道器件中获得的值小两个数量级，同时保持类似的关/开电阻比（210 ${\%}$）。该器件表现出忆阻和尖峰定时依赖可塑性（STDP）行为和良好的保持力。电阻和铁电回路紧密重合，表明铁电开关是电阻变化的驱动机制。
2021-08-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Interplay of voltage control of magnetic anisotropy, spin transfer torque, and heat in the spin-orbit torque switching in three-terminal magnetic tunnel junctions
我们使用三端磁性隧道结（MTJ）设计的无场开关的自旋轨道转矩（SOTs），系统地研究了双电压脉冲对开关性能的影响。我们表明，SOT脉冲和MTJ偏置脉冲的并发动作允许降低临界开关能量低于典型的自旋转移扭矩的水平，同时保持在亚ns时间尺度上切换MTJ的能力。通过执行直流和实时电气测量，我们歧视和量化的MTJ偏置所产生的三个影响：电压控制的垂直磁各向异性，电流感应加热，和自旋转移扭矩的变化。实验结果得到了微磁学模型的支持。我们观察到，取决于脉冲持续时间和MTJ直径，不同的效果带头协助SOTs在磁化反转过程中。最后，我们提出了一个紧凑的模型，允许评估的影响，由于MTJ偏置的关键开关参数的每个效果。我们的研究结果提供了输入，以优化开关的三端设备作为时间，尺寸和材料参数的函数。
2021-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crossed-anisotropy films for magnetic tunnel junctions and magnetic memory applications
利用隧道势垒层两侧磁层的交叉各向异性，制作了一种基于磁性隧道结（MTJ）的磁阻随机存取存储器（MRAM）原型。结果表明，引入交叉各向异性的结果在更小的开关场和更好的开关时间相比，传统的情况下对齐的各向异性。所制备的器件的磁阻特性与微磁模型吻合得很好。
2002-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Picosecond all-optical switching of magnetic tunnel junctions
在不使用磁场的情况下控制磁性使得能够在超CMOS时代大规模集成用于存储器、计算和通信的自旋电子器件。已经实现了包括自旋扭矩转移、自旋霍尔效应和电场或应变辅助切换的机制来切换各种自旋电子器件中的磁化。然而，它们的操作速度基本上受到自旋进动时间的限制，超过10-100皮秒。克服这种速度限制对于自旋电子学的未来发展至关重要。在这里，我们报告的演示皮秒全光开关的磁隧道结（MTJ）-自旋电子逻辑和存储器的构建块-只使用单一的电信波段，红外激光脉冲。该第一个光学可切换MTJ使用亚铁磁GdFeCo作为自由层，并且其切换通过测量其具有0.6%的DR/R比的隧穿磁阻来直接读出。已经证明了在MHz处的仪器限制的开关重复率，但是基本限制应该高于几十GHz。这一结果代表了集成光自旋电子器件的重要一步，该器件结合了自旋电子学和光子学技术，使电子自旋和光子的基本信息载体之间能够实现超快转换。
2016-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Casimir repulsion with three dimensional topological insulators
在这封信中，我们表明，排斥和吸引的Casimir力之间的切换通过外部可调参数可以实现与两个拓扑绝缘体板。我们发现两个制度的排斥（吸引）力被发现在小（大）的距离板之间，在一个临界距离抵消。对于有效电磁作用有效的频率范围，该距离以对应于$1-ε(ω) (2/π)αθ$的长度尺度出现。
2011-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Nanosecond-timescale low error switching of in-plane magnetic tunnel junctions through dynamic Oersted-field assisted spin-Hall effect
我们研究了三端器件中面内磁化磁性隧道结的快脉冲开关，其中自旋转移力矩通过巨自旋霍尔效应施加到MTJ上。我们测量可靠的开关，写入错误率低至$10^{-5}$，使用电流脉冲短至2 ns的持续时间。这代表了迄今为止报道的任何自旋扭矩驱动的磁存储器几何结构的最快可靠切换，并且对应于显著短于在室温下受到热波动的面内MTJ的宏自旋模型内预测的可能的特征时间尺度。使用微磁学模拟，我们表明，在3端自旋霍尔器件的奥斯特磁场产生的脉冲电流强烈修改的自旋霍尔扭矩激发的磁动力学，使这种意想不到的性能改善。我们的研究结果表明，在平面MTJ控制的奥斯特场辅助自旋霍尔扭矩是一个很有前途的候选人，高速缓存存储器的应用需要高的速度和低温存储器需要低的写入能量。
2016-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunnel magnetoresistance and spin-transfer-torque switching in polycrystalline Co2FeAl full-Heusler alloy magnetic tunnel junctions on Si/SiO2 amorphous substrates
研究了在Si/SiO2非晶衬底上制备的多晶B2型Co2 FeAl（CFA）全Heusler合金磁性隧道结（MTJ）。采用MgO缓冲层制备了具有（001）取向、高B2有序度和平整表面的多晶CFA薄膜。在7.5 nm厚的MgO缓冲层上，CFA/MgO/CoFe结构的MTJ的隧道磁电阻（TMR）比高达175%。自旋转移力矩诱导的磁化切换实现在MTJ与2 nm厚的多晶CFA膜作为开关层。使用热活化模型，确定本征临界电流密度（Jc。）为8.2 x 10^6 A/cm ^2，其低于外延CFA-MTJ的值2.9 x 10^7 A/cm ^2 [Appl. Phys. Lett. 100，182403（2012）]。我们发现，吉尔伯特阻尼常数评估使用铁磁共振测量的多晶CFA薄膜为~0.015，几乎是独立的CFA厚度（2~18 nm）。多晶MTJ的低Jc 0主要归因于与外延层中的值（~0.04）相比CFA层的低阻尼。
2014-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Optical Switching in Tb/Co-Multilayer Based Nanoscale Magnetic Tunnel Junctions
本文展示了基于Tb/Co多层膜的纳米尺度磁隧道结的光学开关，通过90飞秒激光脉冲实现单次磁化翻转，并结合电学读出验证了尺寸依赖的开关特性，为超快自旋电子器件提供实验支持。
2022-12-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Reconfigurable classifier based on spin torque driven magnetization switching in electrically connected magnetic tunnel junctions
本研究提出基于电连接磁隧道结网络的可重构分类器，通过自旋转矩驱动磁化翻转分类输入电流幅值编码信息，实验证明三结网络的口语元音分类识别率优于同参数量软件神经网络，为大规模神经形态网络发展提供支撑。
2024-07-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Bipolar electric field switching of perpendicular magnetic tunnel junctions through voltage controlled exchange coupling
利用双极电场开关的垂直磁性隧道结（p-MTJ）在节能存储器和逻辑器件中具有广泛的应用。电压控制的磁各向异性通过电场效应线性地降低铁磁层的能垒，并且仅以单极行为有效地切换p-MTJ。在这里，我们展示了一个双极电场效应开关的100纳米的p-MTJ与合成的反铁磁自由层通过电压控制的交换耦合（VCEC）。开关电流密度约为1.1x10^5 A/cm^2，比最好的自旋转移力矩器件低一个数量级。理论结果表明，电场诱导合成反铁磁自由层发生铁磁-反铁磁交换耦合相变，产生类场层间交换耦合力矩，导致p-MTJ的双向磁化翻转.初步的基准测试模拟估计，VCEC耗散的数量级较低的写入能量相比，在15纳米技术节点的自旋转移扭矩。这些结果可以消除自旋存储器件在嵌入式应用之外发展的主要障碍。
2021-09-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Mechano-switching devices from carbon wire-carbon nanotube junctions
众所周知的导电分子线，如累积多烯或聚炔，提供了用于互连分子电子电路的模型。在最近的实验中，观察到碳线桥接二维电极-石墨烯片-的出现[PRL 102，205501（2009）]，从而证明了产生累积多烯的机械方式。在这项工作中，我们研究的结构和电导性能的碳纳米管（CNT）之间的不同手性（锯齿形和扶手椅），以及相应的电导变化后拉伸悬浮。我们发现桥接CNT的碳线的几何结构类似于在石墨烯电极之间获得的碳线中实验观察到的结构。我们显示了通过改变碳丝和CNT之间的桥接位点而不破坏丝来调制电导的能力。通过cumulene线拉伸/伸长与CNT结的稳定性一起观察到的电流调制使其成为分子纳米电子学的机械开关器件的有前途的候选者。
2013-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Giant Orbital Torque-driven Picosecond Switching in Magnetic Tunnel Junctions
Fert Beijing Institute, School of Integrated Circuit Science and Engineering, Beihang University（北京航空航天大学集成电路科学与工程学院飞艇北京研究所）；National Key Lab of Spintronics, Institute of International Innovation, Beihang University（北京航空航天大学国际创新研究院自旋电子学全国重点实验室）；Truth Memory Corporation（真忆科技有限公司）；CINaM, Aix-Marseille Univ, CNRS（法国国家科学研究中心艾克斯马赛大学自然与材料研究中心）；Laboratoire Albert Fert, CNRS, Thales, Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学CNRS泰雷兹阿尔贝特·费朗实验室）
利用Ru/W双层结构实现轨道霍尔效应驱动的磁隧道结，实现皮秒级磁开关和低驱动电压的突破性进展。
2025-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Giant electroresistance and tunable magnetoelectricity in a multiferroic junction
第一性原理密度泛函计算表明，具有非对称界面的$\textrm{SrRuO}_{3}/\textrm{PbTiO}_{3}/\textrm{SrRuO}_{3}$多铁性结（RuO $_{2}$ /PbO和TiO $_{2}$ /SrO）具有较大的铁电去极化场，其开关改变了隧穿电子的界面传输几率，导致电阻调制超过几个数量级.开关进一步影响界面自旋密度，自然地驱动磁阻以及调制的自旋相关面内电阻率，这可以在场效应器件中利用。
2013-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Orbital Current-Driven Magnetization Switching in a Magnetic Tunnel Junction
本研究通过轨道电流实现了磁隧道结的磁化切换，并开发了稳定的SOT-MRAM单元，展示了轨道电流在自旋电子器件中的应用潜力。
2025-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Interface-engineered voltage-driven magnetic tunnel junctions with ultra-low-energy magnetization switching
University of Arizona（亚利桑那大学）；University of Minnesota（明尼苏达大学）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Korea Research Institute of Chemical Technology（韩国化学技术研究所）
通过远程掺杂技术实现电压驱动的磁隧道结超低能耗磁化切换，展示高能效与高TMR比率。
2025-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Resistance Switch in Twisted Transition Metal Dichalcogenide Tunnel Junctions
本文预测扭转过渡金属二硫化物隧道结中基于相对自旋轨道分裂的巨电阻开关，量子输运计算显示开关电阻可达10^6%，并可在室温下工作，为下一代存储和电子应用提供新途径。
2023-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of the Non-Collinear Polarizer Layer in Spin Transfer Torque Switching Processes
我们最近报道，自旋转移力矩开关电流密度是非常敏感的，不仅结的大小，但也交换刚度常数的自由层根据微磁学模拟。由于非相干自旋翻转过程的存在，所得结果非常复杂，与宏观自旋模型相差甚远。当我们采用非共线极化层时，开关电流密度对结尺寸和交换刚度常数的依赖性变得系统化。研究发现，非共线极化层通过打破对称自旋组态增强了自旋动力学的相干性。
2013-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mutual control of stochastic switching for two electrically coupled superparamagnetic tunnel junctions
本文通过线性电路耦合两个超顺磁隧道结（SMTJs），发现一个SMTJ的热致转变会改变两端电压及双方转变率，导致状态显著相关，并利用广义Néel-Brown模型与马尔可夫模型准确重现了该耦合器件行为。
2021-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cs.ET
Effects of current on nanoscale ring-shaped magnetic tunnel junctions
我们报道了纳米环形磁性隧道结中电流驱动磁化翻转的观测和微磁学分析。当电流密度超过$6\times 10^{6}$ A/cm $^2$数量级的临界值时，两个磁环的磁化可以在平行和反平行洋葱状态之间来回切换。理论分析和微磁学模拟表明，电流驱动开关的主要机制是自旋力矩，而不是电流诱导的圆形奥斯特场。
2008-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comparison of NiFeCr and NiFe in ferromagnetic Josephson junctions
Michigan State University（密歇根州立大学）
本研究对比铁磁约瑟夫森结中的NiFeCr与NiFe材料，探究Cr掺杂坡莫合金Ni₇₃Fe₁₈Cr₉的磁学与超导特性，分析其在低温存储技术中的应用潜力与限制。
2025-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
