搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

一种数据非易失性、多功能和可编程的自旋逻辑研究进展

韩秀峰 万蔡华

引用本文:
Citation:

一种数据非易失性、多功能和可编程的自旋逻辑研究进展

韩秀峰, 万蔡华

Recent progress of nonvolatile, multifunctional and programmable spin logic

Han Xiu-Feng, Wan Cai-Hua
PDF
导出引用
  • 自旋(磁)逻辑器件具有数据非易失性、CMOS电路兼容性、操作速度快等优点,是开发计算存储相融合的非冯诺依曼计算机架构的理想候选方案之一.本文进一步演示基于自旋霍尔效应的自旋逻辑方案.利用自旋霍尔效应不仅能够实现基本的布尔逻辑功能和数据存储功能,还可以利用自旋轨道力矩磁矩翻转的对称性要求、偏置磁场要求等,进一步实现自旋逻辑器件的可编程和多功能特性.利用这些特点,同一自旋霍尔逻辑器件可以实现与、或、非、与非、或非等功能.因为这些特性,基于自旋霍尔效应的自旋逻辑单元有望成为后续自旋逻辑器件和电路的核心器件,推动后者的持续开发与广泛应用.
    Spin logic has advantages of nonvolatility, CMOS compatibility and fast speed, thus it has become a promising alternative solution to realizing non von Neumann computing architectures. Here in this paper we show two hopeful spin logic solutions based on spin Hall effect and spin orbit torques. First basic Boolean logic and storage functions are realized in a spin Hall logic device. Furthermore, utilizing symmetric requirements for magnetic fields and applied current, programmability of the spin logic device among 5 different Boolean logic functions, AND, OR, NOT, NOR and NAND, is even realized. The demonstration of programmable spin Hall logic can advance the birth and development of practical spin logic devices and circuits.
      通信作者: 韩秀峰, xfhan@iphy.ac.cn
    • 基金项目: 国家重点研发计划(批准号:2017YFA0206200)、国家重大科学仪器设备开发专项(批准号:2011YQ120053)、国家自然科学基金(批准号:11434014,51620105004,11674373)、中国科学院战略性先导科技专项(B类)(批准号:XDB07030200)、中国科学院国际合作项目(批准号:112111KYSB20170090)和中国科学院前沿科学重点研究项目(批准号:QYZDJ-SSWSLH016)资助的课题.
      Corresponding author: Han Xiu-Feng, xfhan@iphy.ac.cn
    • Funds: Project supported by the National Key Research and Development Program of China (Grant No. 2017YFA0206200), the Special Funds of the Major Scientific Instruments Equipment Development of China (Grant No. 2011YQ120053), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11434014, 51620105004, 11674373), the Strategic Priority Research Program (B) of the Chinese Academy of Sciences (Grant No. XDB07030200), the International Partnership Program of the Chinese Academy of Sciences (Grant No. 112111KYSB20170090), and the Key Research Program of Frontier Sciences, the Chinese Academy of Sciences (Grant No. QYZDJ-SSWSLH016).
    [1]

    Ney A, Pampuch C, Koch R, Ploog K H 2003 Nature 425 485

    [2]

    Imre A, Csaba G, Ji L, Orlov A, Bernstein G H, Porod W 2006 Science 311 205

    [3]

    Allwood D A, Xiong G, Faulkner C C, Atkinson D, Petit D, Cowburn R P 2005 Science 309 1688

    [4]

    Behin-Aein B, Datta D, Salahuddin S, Datta S 2010 Nat. Nanotechnol. 5 266

    [5]

    Joo S J, Kim T, Shin S H, Lim J Y, Hong J, Song J D, Chang J, Lee H W, Rhie K, Han S H, Shin K H, Johnson M 2013 Nature 494 72

    [6]

    Han X F, Wen Z C, Wang Y, Wang L, Wei H X 2008 AAPPS Bull. 18 24

    [7]

    Yao X F, Harms J, Lyle A, Ebrahimi F, Zhang Y S, Wang J P 2012 IEEE Trans. Nanotechnol. 11 120

    [8]

    Miron I M, Garello K, Gaudin G, Zermatten P J, Costache M V, Auffret S, Bandiera S, Rodmacq B, Schuhl A, Gambardella P 2011 Nature 476 189

    [9]

    Liu L Q, Pai C F, Li Y, Tseng H W, Ralph D C, Buhrman R A 2012 Science 336 555

    [10]

    Liu L Q, Lee O J, Gudmundsen T J, Ralph D C, Buhrman R A 2012 Phys. Rev. Lett. 109 096602

    [11]

    Zhang X, Wan C H, Yuan Z H, Zhang Q T, Wu H, Huang L, Kong W J, Fang C, Khan U, Han X F 2016 Phys. Rev. B 94 174434

    [12]

    Kong W J, Ji Y R, Zhang X, Wu H, Zhang Q T, Yuan Z H, Wan C H, Han X F, Yu T, Fukuda K, Naganuma H, Tung M J 2016 Appl. Phys. Lett. 109 132402

    [13]

    Wan C H, Zhang X, Yuan Z H, Fang C, Kong W J, Zhang Q T, Wu H, Khan U, Han X F 2017 Adv. Electron. Mater. 3 1600282

    [14]

    Zhang X, Wan C H, Yuan Z H, Fang C, Kong W J, Wu H, Zhang Q T, Tao B S, Han X F 2017 J. Magn. Magn. Mater. 428 401

    [15]

    Wang X, Wan C H, Kong W J, Zhang X, Xing Y W, Fang C, Tao B S, Yang W L, Huang L, Wu H, Irfan M, Han X F Field-Free Programmable Spin Logics via Chirality Reversible Spin-Orbit Torque Switching 2018 Adv. Mater. (Accepted)

  • [1]

    Ney A, Pampuch C, Koch R, Ploog K H 2003 Nature 425 485

    [2]

    Imre A, Csaba G, Ji L, Orlov A, Bernstein G H, Porod W 2006 Science 311 205

    [3]

    Allwood D A, Xiong G, Faulkner C C, Atkinson D, Petit D, Cowburn R P 2005 Science 309 1688

    [4]

    Behin-Aein B, Datta D, Salahuddin S, Datta S 2010 Nat. Nanotechnol. 5 266

    [5]

    Joo S J, Kim T, Shin S H, Lim J Y, Hong J, Song J D, Chang J, Lee H W, Rhie K, Han S H, Shin K H, Johnson M 2013 Nature 494 72

    [6]

    Han X F, Wen Z C, Wang Y, Wang L, Wei H X 2008 AAPPS Bull. 18 24

    [7]

    Yao X F, Harms J, Lyle A, Ebrahimi F, Zhang Y S, Wang J P 2012 IEEE Trans. Nanotechnol. 11 120

    [8]

    Miron I M, Garello K, Gaudin G, Zermatten P J, Costache M V, Auffret S, Bandiera S, Rodmacq B, Schuhl A, Gambardella P 2011 Nature 476 189

    [9]

    Liu L Q, Pai C F, Li Y, Tseng H W, Ralph D C, Buhrman R A 2012 Science 336 555

    [10]

    Liu L Q, Lee O J, Gudmundsen T J, Ralph D C, Buhrman R A 2012 Phys. Rev. Lett. 109 096602

    [11]

    Zhang X, Wan C H, Yuan Z H, Zhang Q T, Wu H, Huang L, Kong W J, Fang C, Khan U, Han X F 2016 Phys. Rev. B 94 174434

    [12]

    Kong W J, Ji Y R, Zhang X, Wu H, Zhang Q T, Yuan Z H, Wan C H, Han X F, Yu T, Fukuda K, Naganuma H, Tung M J 2016 Appl. Phys. Lett. 109 132402

    [13]

    Wan C H, Zhang X, Yuan Z H, Fang C, Kong W J, Zhang Q T, Wu H, Khan U, Han X F 2017 Adv. Electron. Mater. 3 1600282

    [14]

    Zhang X, Wan C H, Yuan Z H, Fang C, Kong W J, Wu H, Zhang Q T, Tao B S, Han X F 2017 J. Magn. Magn. Mater. 428 401

    [15]

    Wang X, Wan C H, Kong W J, Zhang X, Xing Y W, Fang C, Tao B S, Yang W L, Huang L, Wu H, Irfan M, Han X F Field-Free Programmable Spin Logics via Chirality Reversible Spin-Orbit Torque Switching 2018 Adv. Mater. (Accepted)

  • [1] 薛文明, 李金, 何朝宇, 欧阳滔, 罗朝波, 唐超, 钟建新. H-Pb-Cl中可调控的巨型Rashba自旋劈裂和量子自旋霍尔效应. 物理学报, 2023, 72(5): 057101. doi: 10.7498/aps.72.20221493
    [2] 何冬梅, 彭斌, 张万里, 张文旭. 掺铌SrTiO3中的逆自旋霍尔效应. 物理学报, 2019, 68(10): 106101. doi: 10.7498/aps.68.20190118
    [3] 吕晏旻, 闵富红. 基于现场可编程逻辑门阵列的磁控忆阻电路对称动力学行为分析. 物理学报, 2019, 68(13): 130502. doi: 10.7498/aps.68.20190453
    [4] 吕腾博, 张沛, 武瑞涛, 王小力. 弯曲时空中转动对自旋流的影响. 物理学报, 2019, 68(12): 120401. doi: 10.7498/aps.68.20182260
    [5] 池明赫, 赵磊. 石墨烯纳米片磁有序和自旋逻辑器件第一原理研究. 物理学报, 2018, 67(21): 217101. doi: 10.7498/aps.67.20181297
    [6] 耿虎, 计青山, 张存喜, 王瑞. 缀饰格子中时间反演对称破缺的量子自旋霍尔效应. 物理学报, 2017, 66(12): 127303. doi: 10.7498/aps.66.127303
    [7] 龙洋, 任捷, 江海涛, 孙勇, 陈鸿. 超构材料中的光学量子自旋霍尔效应. 物理学报, 2017, 66(22): 227803. doi: 10.7498/aps.66.227803
    [8] 李成, 蔡理, 王森, 刘保军, 崔焕卿, 危波. 石墨烯沟道全自旋逻辑器件开关特性. 物理学报, 2017, 66(20): 208501. doi: 10.7498/aps.66.208501
    [9] 王孜博, 江华, 谢心澄. 多端口石墨烯系统中的非局域电阻. 物理学报, 2017, 66(21): 217201. doi: 10.7498/aps.66.217201
    [10] 王森, 蔡理, 崔焕卿, 冯朝文, 王峻, 齐凯. 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. 物理学报, 2016, 65(9): 098501. doi: 10.7498/aps.65.098501
    [11] 许雅明, 王丽丹, 段书凯. 磁控二氧化钛忆阻混沌系统及现场可编程逻辑门阵列硬件实现. 物理学报, 2016, 65(12): 120503. doi: 10.7498/aps.65.120503
    [12] 韩方彬, 张文旭, 彭斌, 张万里. NiFe/Pt薄膜中角度相关的逆自旋霍尔效应. 物理学报, 2015, 64(24): 247202. doi: 10.7498/aps.64.247202
    [13] 王日兴, 贺鹏斌, 肖运昌, 李建英. 铁磁/重金属双层薄膜结构中磁性状态的稳定性分析. 物理学报, 2015, 64(13): 137201. doi: 10.7498/aps.64.137201
    [14] 柴玉华, 郭玉秀, 卞伟, 李雯, 杨涛, 仪明东, 范曲立, 解令海, 黄维. 柔性有机非易失性场效应晶体管存储器的研究进展. 物理学报, 2014, 63(2): 027302. doi: 10.7498/aps.63.027302
    [15] 邵书义, 闵富红, 吴薛红, 张新国. 基于现场可编程逻辑门阵列的新型混沌系统实现. 物理学报, 2014, 63(6): 060501. doi: 10.7498/aps.63.060501
    [16] 罗幸, 周新星, 罗海陆, 文双春. 光自旋霍尔效应中的交叉偏振特性研究. 物理学报, 2012, 61(19): 194202. doi: 10.7498/aps.61.194202
    [17] 王志明. GaAs自旋注入及巨霍尔效应的研究. 物理学报, 2011, 60(7): 077203. doi: 10.7498/aps.60.077203
    [18] 马娟, 罗海陆, 文双春. 多层介质中的光自旋霍尔效应研究. 物理学报, 2011, 60(9): 094205. doi: 10.7498/aps.60.094205
    [19] 高博, 余学峰, 任迪远, 李豫东, 崔江维, 李茂顺, 李明, 王义元. 静态存储器型现场可编程门阵列总剂量辐射损伤效应研究. 物理学报, 2011, 60(3): 036106. doi: 10.7498/aps.60.036106
    [20] 严晓波, 王顺金. 由各向异性海森伯自旋环链组成的量子位及其通用量子逻辑门. 物理学报, 2006, 55(4): 1591-1595. doi: 10.7498/aps.55.1591
计量
  • 文章访问数:  5132
  • PDF下载量:  195
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-05-07
  • 修回日期:  2018-05-14
  • 刊出日期:  2019-06-20

/

返回文章
返回