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Citation: K. Shi, W. Cai, S. Jiang, D. Zhu, K. Cao, Z. Guo, J. Wei, A. Du, Z. Li, Y. Huang, J. Yin, J. Åkerman, and W. Zhao, Observation of magnetic d
扭矩，其进动频率接近铁磁共振频率。这主要是由于磁滴模式的进动角较大[7,18,19]。然而，到目前为止，对磁滴的所有实验工作都集中在自旋阀（SV）结构[18,19,21-23]和自旋霍尔纳米振荡器（SHNO）[24,25]上。SV和SHNO中非常低的磁阻（MR）（约1％）限制了功率发射和基于STNO的任何进一步应用。相比之下，具有强PMA的磁隧道结 (pMTJ) 表现出较高的隧道磁阻 (TMR)，达到 249%，尤其是双 CoFeB 自由层 (DFL) pMTJ，它已成为基于 MTJ 的 MRAM 的主要结构 [26]。因此，人们可以期望在基于 pMTJ 的 NC-STNO 中观察到磁性液滴。然而，我们之前的实验表明，在单自由层 (SFL) MTJ 中很难形成稳定的液滴 [27]。这可能是由于均匀电流密度与空间变化磁化相互作用产生的较大张-力矩所致。相反，预计 DFL pMTJ 可以抑制这种大的张-力矩并有利于形成稳定的磁性液滴。在这里，我们通过实验观察和研究了 DFL pMTJ 中的稳定磁性液滴，同时伴随着同一器件中相对于类 FMR 模式进动的功率增强。此外，通过微磁模拟，我们认为磁隧道结中的磁性液滴之所以稳定，主要是因为低的Zhang-Li力矩和DFL中强的钉扎场共同作用的结果[28]。我们的研究结果为磁隧道结中磁性液滴的成核提供了全面的认识，为进一步优化磁隧道结中磁性液滴的使用奠定了基础。
双旋转磁性隧道接线设备的微磁建模
自旋转移扭矩磁盘磁盘随机访问存储器（STT-MRAM）已成为一种有希望的非挥发记忆技术，与闪存相比，可提供可扩展性，高耐力和更快的操作[1，2]。它与SRAM竞争的能力有可能彻底改变未来信息存储。MRAM电池的核心是由COFEB磁参考层（RL），MGO隧道屏障（TB）和COFEB游离磁性层（FL）组成的磁性隧道连接（MTJ）。具有垂直磁化的FL和RL（PMTJ）的设备可实现大量的足迹，并为高密度MRAM溶液打开了路径。一直在不断努力提高STT-MRAM设备的切换性能，目的是实现子纳秒（子NS）切换时间。虽然自旋 - 轨道扭矩（SOT）设备显示了子NS开关性能，但与STT设备的两端结构相比，从技术的角度来看，它们的三端设备结构并不理想[3]。在PMTJ设备中掺入钼（MO）已显示出胜过常规TA的PMTJ，而TA则用垂直磁各向异性（PMA），热耐受性和开关性能作为COFEB电极的缓冲/帽/帽[4]。双磁隧道连接（DMTJ），具有额外RL和第二个TB的MTJ，已被研究为常规MTJ设备的有效替代方案，最多两倍的开关效率提高了开关效率[5，6]。但是，结构导致TMR值较低，到期
用于原位计算的双磁隧道结两位存储器和非易失性逻辑
在百亿亿次计算中，大量数据需要实时处理。传统的基于 CMOS 的计算范式遵循读取、计算和写回机制。这种方法在计算和存储数据时会消耗大量电力和时间。原位计算（在内存系统内处理数据）被视为百亿亿次计算的平台。自旋转移力矩垂直磁隧道结 (PMTJ) 是一种非易失性存储设备，具有多种潜在优势（快速读写、高耐久性和 CMOS 兼容性），有望成为下一代内存解决方案。双磁隧道结 (DMTJ) 由两个垂直排列的 PMTJ 组成。在本文中，DMTJ 不仅提供了构建独立和嵌入式 RAM 的可能性，还提供了基于 MTJ 的 VLSI 计算的可能性。介绍了一种支持非易失性逻辑计算范式的基于 DMTJ 的两位存储单元。多级单元支持高速读写两位存储单元和实时计算和存储输入数据的非易失性逻辑门。
随机磁性驱动的随机传感器设备
真正的随机数发生器在许多计算应用中引起了极大的兴趣，例如密码学，神经形态系统和蒙特卡洛模拟。在这里，我们研究了这种应用，在弹道极限内通过短持续时间（NS）脉冲激活的垂直磁性隧道连接纳米柱（PMTJ）。在此极限中，脉冲可以将初始自由层磁力态的玻尔兹曼分布转换为随机磁性下降或向上的状态，即有一个0或1的位，很容易通过测量结的隧道电阻来确定。证明，具有数百万事件的比特斯流：1）通过正态分布非常近似； 2）通过多个统计测试进行真实随机性，包括所有仅具有一个XOR操作的随机数发电机的国家规范研究所测试； 3）可用于创建8位随机数的均匀分布； 4）随着时间的推移，位概率不会漂移。此处介绍的结果表明，与其他随机纳米磁性设备相比，在弹道制度中运行的PMTJ可以在50 MHz比特率下生成真实的随机数，同时对环境变化（例如其工作温度）的稳定性更大。
![arxiv：2310.18781v1 [Physics.App-ph] 2023年10月28日](/simg/3\3f1380b02b9c659a6762a795740a1bc6c291b728.webp)
arxiv：2310.18781v1 [Physics.App-ph] 2023年10月28日
真正的随机数发生器（TRNG）是许多应用程序的基本构建块，例如密码学，蒙特卡洛模拟，神经形态计算和概率计算。基于低屏障磁体（LBM）的垂直磁性隧道连接（PMTJ）是TRNG的天然来源，但它们倾向于遭受设备之间的变化，低速和温度敏感性的困扰。相反，用纳秒脉冲（表示为随机磁性的随机换能器（智能）设备）操作的中型驻磁铁（MBM）可能是此类应用的优越候选者。我们通过使用1-D Fokker – Planck方程来求解其脉冲持续时间（1 ps至1 ms）的基于MBM的PMTJ（E B〜20-40 K B t）的系统分析作为脉冲持续时间（1 ps至1 ms）的函数。我们研究了电压，温度和过程变化（MTJ尺寸和材料参数）对设备开关概率的影响。我们的发现表明，短期脉冲激活的智能设备（≲1ns）对工艺电压 - 温度（PVT）变化的敏感性要小得多，而消耗较低能量（〜fj）的智能设备比与较长脉冲一起使用的相同能量（〜fj）的敏感性要小得多。我们的结果显示了建立快速，节能和强大的TRNG硬件单元以解决优化问题的途径。