Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2023, выпуск 5 » Статья стр. 687
<<<>>>
SOT-MRAM-элемент на основе спинового эффекта Холла: макроспиновая модель двухтактного переключения
DOI: 10.21883/JTF.2023.05.55464.250-22
Переводная версия: 10.21883/TP.2023.05.56071.250-22
Островская Н.В. 1, Скиданов В.А. 1, Юсипова Ю.А. 1
1Институт проблем проектирования в микроэлектронике РАН, Зеленоград, Москва, Россия
Email: ost.ippm@yandex.ru, linda_nike@mail.ru
Поступила в редакцию: 22 ноября 2022 г.
В окончательной редакции: 20 января 2023 г.
Принята к печати: 10 февраля 2023 г.
Выставление онлайн: 21 апреля 2023 г.
PDF версия
Изложены результаты качественного исследования модели ячейки современной магнитной памяти SOT-MRAM, в которой для записи используют спиновый эффект Холла. Рассмотрены ячейки квадратного поперечного сечения с продольной анизотропией активного слоя. На основе векторного уравнения Ландау-Лифшица-Гильберта построена математическая модель управления процессом записи нуля и единицы в ячейку. В приближении однородного распределения намагниченности выведена система уравнений, описывающих динамику намагниченности под действием магнитного поля и спинового тока. Определены параметры качественно эквивалентной динамики модели. Установлено, что при нулевых токах и полях в обоих случаях имеются два основных устойчивых положения равновесия, отвечающие в зависимости от взаимной ориентации вектора намагниченности активного и опорного слоя нулю и единице, записанным в ячейке. Переход от одного состояния ячейки к другому описан решением системы дифференциальных уравнений. Построена бифуркационная диаграмма динамической системы в переменных "поле-ток". Показано, что при данной конфигурации элемента памяти внешние воздействия переводят намагниченность в промежуточное состояние в плоскости свободного слоя, которое при отключении тока и поля приводит к записи нуля либо единицы в ячейку памяти. Проведена оценка критического тока переключения в зависимости от приложенного внешнего магнитного поля. Ключевые слова: спинтроника, орбитроника, намагниченность, уравнение Ландау-Лифшица-Гильберта, спиновый эффект Холла, спиновый ток, зарядовый ток, спиновый вращательный момент, продольная анизотропия, планарная анизотропия. DOI: 10.21883/JTF.2023.05.55464.250-22
  1. B. Dieny, I.L. Prejbeanu, K. Garello, P. Gambardella, P. Freitas, R. Lehndorf, W. Raberg, U. Ebels, S.O. Demokritov, J. Akerman, A. Deac, P. Pirro, C. Adelmann, A. Anane, A.V. Chumak, A. Hirohata, S. Mangin, S.O. Valenzuela, M. Cengiz Onbasli, M. d'Aquino, G. Prenat, G. Finocchio, L. Lopez-Diaz, R. Chantrell, O. Chubykalo-Fesenko, P. Bortolotti. Nature Electron., 3 (8), 446 (2020). DOI: 10.1038/s41928-020-0461-5
  2. F. Hellman, A. Hoffmann, Ya. Tserkovnyak, G.S.D. Beach, E.E. Fullerton, C. Leighton, A.H. MacDonald, D.C. Ralph, D.A. Arena, H.A. Durr, P. Fischer, J. Grollier, J.P. Heremans, T. Jungwirth, A.V. Kimel, B. Koopmans, Il.N. Krivorotov, S.J. May, A.K. Petford-Long, J.M. Rondinelli, N. Samarth, I.K. Schuller, A.N. Slavin, M.D. Stiles, O. Tchernyshyov, A. Thiaville, B.L. Zink. Rev. Modern Phys., 89 (2), 025006 (2017). DOI: 10.1103/RevModPhys.89.025006
  3. Ch.-F. Pai, L. Liu, Y. Li, H.W. Tseng, D.C. Ralph, R.A. Buhrman. Appl. Phys. Lett., 101, 122404 (2012). DOI: 10.1063/1.4753947
  4. Ch. Song, R. Zhang, L. Liao, Y. Zhou, X. Zhou, R. Chen, Y. You, X. Chen, F. Pan. Progress Mater. Sci., 118 (5), 100761 (2021). DOI: 10.1016/j.pmatsci.2020.100761
  5. Y. Wang, P. Deorani, X. Qiu, J.H. Kwon, H. Yang. Appl. Phys. Lett., 105, 152412 (2014). DOI: 10.1063/1.4898593
  6. Y. Deng, M. Yang, Y. Ji, K. Wang. JMMM, 496 (2), 165920 (2020). DOI: 10.1016/j.jmmm.2019.165920
  7. S. Fukami, T. Anekawa, C. Zhang, H. Ohno. Nature Nanotechnology, 11 (3), 621 (2016). DOI: 10.1038/NNANO.2016.29
  8. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. К теории дисперсии магнитной проницаемости ферромагнитных тел, в Собрании трудов Л.Д. Ландау (Наука, М., 1969), т. 1, с. 128
  9. T.L. Gilbert. IEEE Transactions on Magnetics, 40 (6), 3443 (2004). DOI: 10.1109/TMAG.2004.836740
  10. Y.-T. Liu, T.-Y. Chen, T.-H. Lo, T.-Y. Tsai, Sh.-Y. Yang, Y.-J. Chang, J.-H. Wei, Ch.-F. Pai. Phys. Rev. Appl., 13, 044032 (2020). DOI: 10.1103/PhysRevApplied.13.044032
  11. J. Slonczewskii. JMMM, 159, L1 (1996). DOI: 10.1016/0304-8853(96)00062-5
  12. Н.В. Островская, В.А. Скиданов, Ю.А. Юсипова. Компьютерные исследования и моделирование, 8 (4), 605 (2016). DOI: 10.20537/2076-7633-2016-8-4-605-620
  13. N.V. Ostrovskaya, Iu.A. Iusipova. Phys. Metals and Metallography, 120 (13), 1291 (2019). DOI: 10.1134/S0031918X19130209
  14. Н.В. Островская, В.А. Скиданов. В сб.: Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем, под ред. А.Л. Стемпковского  (М., Зеленоград, 2020), в. III, с. 127. DOI: 10.31114/2078-7707-2020-3-127-132
  15. S.A. Teukolsky, W.T. Vetterling, B.P. Flannery, W.H. Press. Numerical Reciepes: The art of Scientific Computing, 3rd ed., (Cambridge University Press, Cambridge--NY.--Melbourne--Madrid--Cape Town-Singapore-San Paulo, 2007)
  16. Дж. Гукенхеймер, Дж. Холмс. Нелинейные колебания, динамические системы и бифуркации векторных полей (Ин-т компьютерных исследований, Москва-Ижевск, 2002) [Пер. с англ.: J. Guckenheimer, Ph. Holms, Nonlinear Oscillations, Dynamical Systems, and Bifurcations of Vector Fields (Appl. Mathemat. Sci., Springer-Verlag, 6th cor. ed., NY., 2002), v. 42.]
  17. Н.Н. Баутин, Е.А. Леонтович, Методы и приемы качественного исследования динамических систем на плоскости, СМБ (Наука, М., 1990)
  18. А.А. Андронов, Е.А. Леонтович, И.И. Гордон, А.Г. Майер. Качественная теория систем второго порядка (Наука, М., 1966)
  19. Iu.A. Iusipova. Semiconductors, 52 (15), 1982 (2018). DOI: 10.1134/S1063782618150162
  20. X. Han, X. Wang, C. Wan, G. Yu, X. Lv. Appl. Phys. Lett., 118, 120502 (2021). DOI: 10.1063/5.0039147
  21. A.T. Hindmarch, A.W. Rushforth, R.P. Campion, C.H. Marrows, B.L. Gallagher. Phys. Rev. B,  83, 212404 (2011). DOI: 10.1103/PhysRevB.83.212404

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme