通过磁隧道结增强的大型自旋轨道磁态读出技术

《Nature Communications》：Giant spin-orbit magnetic state readout enhanced by a magnetic tunnel junction

　　

摘要

磁电自旋轨道（MESO）逻辑由电压控制的磁电写入模块和自旋轨道读取模块组成，有望取代基于硅的晶体管，实现节能且可扩展的计算。然而，基于自旋到电荷转换的读取模块的输出电压远低于磁电写入的最小电压，这极大地限制了MESO逻辑的级联功能。在这里，我们首次提出了一种利用磁隧道结（MTJ）增强的MESO逻辑来实现更大的读取信号。实验中获得了高达1.5毫伏的输出电压，相比之前的研究结果有了大约两个数量级的显著提升。我们将这种显著提升归因于结电阻对电流的调制作用以及基于MgO的MTJ的自旋过滤效应。此外，自然集成的MTJ和MESO使得计算模块与外部设备之间能够实现即时且非易失性的数据交换。我们的工作不仅增强了读取模块的输出信号，便于MESO逻辑的直接级联，还优化了设计架构，标志着MESO技术向实际应用迈出了关键一步。