Shape Anisotropy and Resonance Mode Guided Reliable Interconnect Design for In-plane Magnetic Logic

Dipole coupled nanomagnets controlled by the static Zeeman field can form various magnetic logic interconnects.However, the corner wire interconnect is often unreliable and error-prone at room temperature. In this study, we address this problem by making it into a reliable type with trapezoid-shaped nanomagnets, the shape anisotropy of which helps to offer the robustness. The building method of the proposed corner wire interconnect is discussed,and both its static and dynamic magnetization properties are investigated. Static micromagnetic simulation demonstrates that it can work correctly and reliably. Dynamic response results are reached by imposing an ac microwave field on the proposed corner wire. It is found that strong ferromagnetic resonance absorption appears at a low frequency. With the help of a very small ac field with the peak resonance frequency, the required static Zeeman field to switch the corner wire is significantly decreased by ~21 m T. This novel interconnect would pave the way for the realization of reliable and low power nanomagnetic logic circuits.     

非对称条形纳磁体的铁磁共振频率和自旋波模式

通过建立微波激励下的非对称条形多铁纳磁体的微磁模型,研究了倾斜角和缺陷角对该形纳磁体的铁磁共振谱和自旋波模式的影响.通过对微磁仿真得到的动态磁化数据进行分析发现,非对称条形纳磁体倾斜角度增加,铁磁共振频率随之增加,而这一现象与纳磁体的缺陷角度无关.倾斜角不变,非对称条形纳磁体的铁磁共振频率与缺陷角度呈单调递增关系,并且不同缺陷角度纳磁体的自旋波模式显示出极大的差异.非对称条形纳磁体与矩形纳磁体相比,它的自旋波模式局部化,具体为非对称条形纳磁体的自旋波模式不对称且高进动区域存在于边缘,表现为非对称边缘模式.倾斜角改变导致纳磁体内部退磁场变化,引起纳磁体边缘模式的移动,而中心模式对倾斜角的变化并不敏感.最后,对建立的模型在高频微波磁场激励下的磁损耗进行了分析,验证了模型的可靠性.这些结论说明缺陷角和倾斜角可用于纳磁体自旋波模式和铁磁共振频率的调谐,所得结果为可调纳磁微波器件的设计提供了重要的理论依据和思路.     

石墨烯沟道全自旋逻辑器件开关特性

由于石墨烯的电导率相比典型的金属材料更大,自旋弛豫时间更长,自旋轨道相互作用更弱,从而在相同的注入电流情况下,自旋电流在石墨烯材料中的耗散作用更弱.基于自旋传输和磁化动力学耦合模型,研究了石墨烯沟道全自旋逻辑器件的开关特性.结果显示,在相同的电源电压下和器件尺寸下,石墨烯沟道材料的全自旋逻辑器件磁矩翻转时间比Cu沟道更短,流入输出纳磁体的自旋电流更大.同时,长度越短、宽度越窄的沟道其开关时间更短,功耗更小.在满足磁体磁矩翻转的临界开关电流的情况下,石墨烯沟道的可靠工作长度也显著大于Cu沟道.所以石墨烯材料是相比于金属材料更理想的沟道材料.另外,通过合理选择沟道尺寸,能进一步降低器件开关时间和功耗.上述结论为全自旋逻辑器件的优化设计与应用提供了理论参考.     

基于钴和坡莫合金纳磁体的全自旋逻辑器件开关特性研究

基于纳磁体动力学和自旋传输机理, 建立了全自旋逻辑(ASL)器件的自旋传输-磁动力学模型. 基于该模型分别研究了钴纳磁体构成的全自旋逻辑(CoASL)器件和坡莫合金纳磁体构成的全自旋逻辑(PyASL)器件在不同沟道长度和电源电压下的开关特性. 结果显示PyASL器件在开关延迟时间和功耗上要小于CoASL器件, 且能可靠工作的最大沟道长度要大于CoASL器件. 另外, 两种ASL器件的开关延迟时间可通过减小沟道长度或增加电源电压来减小; 而功耗可通过减小沟道长度或电源电压来减小. 同时, 减小沟道长度能有效抑制热噪声对开关延迟时间和功耗的影响, 但增大电源电压只能抑制热噪声对开关延迟时间的影响. 上述研究结果将为优化ASL器件磁性材料和器件结构提供重要的参数选择依据.