石墨烯沟道全自旋逻辑器件开关特性
本文选题:全自旋逻辑器件 + 石墨烯 ; 参考:《物理学报》2017年20期
【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.
[Abstract]:Because the conductivity of graphene is larger than that of typical metallic materials, the spin relaxation time is longer and the spin orbit interaction is weaker, the dissipation of spin current in graphene is weaker under the same injection current. Based on the coupling model of spin transport and magnetization dynamics, the switching characteristics of graphene channel full spin logic devices are studied. The results show that under the same power supply voltage and device size, the magnetic moment reversal time of graphene channel material is shorter than that of Cu channel, and the spin current flowing into the output nanomagnetic is larger. At the same time, the shorter the length, the narrower the width, the shorter the switching time and the lower power consumption. The reliable working length of graphene channel is also significantly larger than that of Cu channel when the critical switching current of magnetic moment is satisfied. Therefore, graphene is a better channel material than metal material. In addition, the switch time and power consumption can be further reduced by reasonably selecting channel size. These conclusions provide a theoretical reference for the optimal design and application of all spin logic devices.
【作者单位】: 空军工程大学理学院;空军工程大学第一航空学院;
【基金】:国家自然科学基金(批准号:11405270) 陕西省自然科学基础研究计划(批准号:2017JM6072,2014JQ8343)资助的课题~~
【分类号】:TN60
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,本文编号:1867616
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