石墨烯沟道全自旋逻辑器件开关特性

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李成, 蔡理, 王森, 刘保军, 崔焕卿, 危波. 2017: 石墨烯沟道全自旋逻辑器件开关特性, 物理学报, 66(20): 293-301. doi: 10.7498/aps.66.208501
引用本文: 李成, 蔡理, 王森, 刘保军, 崔焕卿, 危波. 2017: 石墨烯沟道全自旋逻辑器件开关特性, 物理学报, 66(20): 293-301. doi: 10.7498/aps.66.208501
Li Cheng, Cai Li, Wang Sen, Liu Bao-Jun, Cui Huan-Qing, Wei Bo. 2017: Switching characteristics of all-spin logic devices based on graphene interconnects, Acta Physica Sinica, 66(20): 293-301. doi: 10.7498/aps.66.208501
Citation: Li Cheng, Cai Li, Wang Sen, Liu Bao-Jun, Cui Huan-Qing, Wei Bo. 2017: Switching characteristics of all-spin logic devices based on graphene interconnects, Acta Physica Sinica, 66(20): 293-301. doi: 10.7498/aps.66.208501

石墨烯沟道全自旋逻辑器件开关特性

Switching characteristics of all-spin logic devices based on graphene interconnects

  • 摘要: 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.
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出版历程
  • 刊出日期:  2017-10-30

石墨烯沟道全自旋逻辑器件开关特性

  • 空军工程大学理学院,西安,710051
  • 空军工程大学第一航空学院,信阳,464000

摘要: 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.

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