考慮利用自旋霍爾效應輔助自旋轉移矩(Spin-Hall-Assisted STT) 實現磁化翻轉，在這種方式中，最終的磁化翻轉仍舊由傳統的自旋轉移矩完成，但伴有自旋霍爾效應的輔助，因此該過程需要分別流經磁隧道結和重金屬薄膜的兩條寫入電流，負責產生自旋轉移矩和自旋霍爾效應，這裡的寫入電流即為自旋霍爾寫入電流。
基本介紹
- 中文名：自旋霍爾寫入電流
- 外文名：Spin Holzer write current
- 套用：自旋存儲器
- 相關學科：電子信息
原理,信息寫入,套用前景,
原理
當電流垂直於外磁場通過導體時，載流子發生偏轉，垂直於電流和磁場的方向會產生一附加電場，從而在導體的兩端產生電勢差，這一現象就是霍爾效應，這個電勢差也被稱為霍爾電勢差。霍爾效應使用左手定則判斷。
當流經重金屬的電流低於某一閾值時，自旋電子儲存信息的寫入通過磁化翻轉，磁化翻轉的過程仍舊由自旋轉移矩主導，自旋霍爾效應（或自旋軌道矩）只起次要作用;當電流高於閾值時，磁化翻轉過程與傳統的自旋轉移矩方式完全不同，磁化向量在極短的時間內越過面內方向，表明自旋軌道矩消除了初始延遲，主導了磁化翻轉過程。但是，這種情況下，磁化向量並未被完全翻轉，表明自旋軌道矩在寫入的後期起到阻礙作用，因此需要在合適的時間移除。最終形成的寫入方式:沿重金屬通入大於閾值的電流，在大約0.5ns的時刻撤除該電流，由自旋轉移矩完成後續的磁化翻轉過程。這種寫入方式消除了初始延遲，提高了寫入速度。但這種寫入方式並未使讀寫路徑分開，仍有部分電流經過磁隧道結以產生自旋轉移矩，儘管如此，由於有自旋霍爾效應的輔助，流經磁隧道結的電流可以降至較低的水平，減小勢壘擊穿的機率。
信息寫入
自旋軌道矩寫入方式的思路是藉助反鐵磁材料產生交換偏置場，以此取代外加磁場。近期利用該技術成功實現了具有垂直磁各向異性的磁性薄膜的磁化翻轉。他們設計的器件結構中，PtMn和IrMn均為反鐵磁材料，與之接觸的Co/Ni和Co均為具有垂直磁各向異性的磁性材料。交換偏置場由“反鐵磁/鐵磁”界面產生，其作用等效於外加磁場（Hext）。自旋霍爾效應由Pt產生，由反鐵磁材料PtMn產生。實驗證實了磁化翻轉在交換偏置場和自旋霍爾效應的作用下完成，且寫入電流和交換偏置場的大小與早期Liu的測量結果基本吻合。此外，他們的這兩項研究還觀測到另外一個重要現象:磁化翻轉的大小可根據電流強弱連續調節。該現象的可能成因是反鐵磁材料的多晶態導致交換偏置場方向呈現非均勻分布，因此，在特定的寫入電流作用下，磁化翻轉無法一致完成。磁化的可調性能夠用於實現自旋憶阻器，從而使自旋軌道矩在類腦計算領域得到套用。
套用前景
自旋儲存器的套用前景並不局限於傳統的計算機存儲體系，還能夠擴展到其他諸多領域，甚至有望成為通用存儲器（UniversalMemory）。例如，寶馬公司在發動機控制模組採用MRAM以保證數據在斷電情況下不丟失。鑒於磁性存儲具有抗輻射的優勢，空客公司在A350的飛行控制系統中採用MRAM以防止射線造成數據破壞。此外，在物聯網和大數據等新興套用領域，泛在的感測器終端需要蒐集數據，為節省存儲功耗，使用非易失性存儲器勢在必行，STT-MRAM以其相對優良的性能成為熱門的候選器件。
