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Programmable spin logic devices and their flexibilization
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AI
DOI：10.7498/aps.75.20251612.png)
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摘要
En 中文
自旋电子器件凭借其非挥发性、高速运行和超低功耗特性，具备克服冯·诺依曼架构性能限制的潜力，从而成为下一代可编程逻辑技术的变革性范式。基于自旋-轨道矩的自旋电子器件是实现可编程逻辑功能的重要发展方向。自旋-轨道矩可高效驱动磁化状态的各种逻辑功能所需的高速动力学。然而，由于对称性约束，传统自旋-轨道矩无法单独实现对垂直磁化的确定性调控，通常需要额外的辅助方法来打破对称性。目前，通过坐标电场与磁场控制或全电学方法，可利用自旋-轨道矩对磁化状态进行确定性操作，从而实现逻辑功能的动态重构。在坐标电场与磁场控制方法中，采用局部辅助磁场、焦耳加热以及电压调控磁各向异性（VCMA）等技术，可实现垂直磁化的确定性翻转。为开发低功耗、高集成的自旋逻辑器件，可采用层间交换耦合、结构非对称设计和专用低对称性材料等方法，以实现全电学驱动的逻辑功能。当制备成柔性器件时，可编程自旋逻辑器件能够在多样化的柔性平台上扩展其功能。低热导率的柔性衬底可有效地积累电流产生的焦耳热，从而降低磁翻转过程中的能量势垒并减少写入能耗。因此，柔性可编程自旋逻辑器件的发展为低功耗柔性及可穿戴存内计算应用奠定了基础。因此，基于自旋-轨道矩的自旋逻辑器件在多样化场景中展现出巨大潜力。本文主要综述了可编程自旋逻辑器件的发展、基于自旋-轨道矩器件的研究现状以及当前先进的柔性化方法，并展望了未来的发展趋势。
Keyword:
programmable spin logic
spin-orbit torque
all-electric-driven
flexible
