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摘要

霍尔天平材料中层间耦合作用易于调控, 基于此可以实现多组态磁存储模式, 其区别于当前基于自旋阀或者磁性隧道结的传统二组态磁存储原理. 与此同时, 还可以在存储单元中实现信息的逻辑运算从而提高器件整体的运算效率. 这一设计有利于自旋电子学器件的微型化、集成化, 有望从物理原理上解决当前基于自旋阀或者磁性隧道结的传统二组态自旋电子学材料器件的技术瓶颈, 进一步提高磁存储密度, 为推动新型自旋电子学材料的研究开辟了一条新的研究思路. 首先, 本综述将介绍基于霍尔天平材料的磁存储器件的研究背景; 其次, 重点介绍霍尔天平存储逻辑器件一体化设计的提出与发展历程; 再次, 介绍霍尔天平材料关键指标—霍尔电阻比值的界面调控及物理机理探索; 随后详细阐述霍尔天平体系中磁性斯格明子的产生与多场调控等动态行为. 最后, 简单介绍霍尔天平结构在其他相关材料中的扩展、应用, 并展望其在未来器件应用中的前景.

关键词:

Abstract

To break through the conventional binary storage based on spin valves and magnetic tunnel junctions, multi-state storage has been successfully achieved in Hall balance. Meanwhile, logic operation can be realized in the storage cell of Hall balance to improve the operation efficiency. Therefore, the concept of Hall balance will benefit the device integration, which provides an effective insight into fabricating the development of spintronics. In this topical review article, firstly the background of memory based on Hall balance is introduced. Secondly, the concept and recent progress of Hall balance are briefly summarized. Thirdly, the manipulation of anomalous Hall resistance ratio (HRR) and its physical mechanism is systematically investigated. Furthermore, magnetic skyrmions and their dynamics in Hall balance are presented in detail. Finally, the application of Hall balance to other kinds of materials is discussed and prospects its future.

Keywords:

作者及机构信息

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通信作者:王守国,sgwang@ustb.edu.cn

作者简介:

王守国, 北京科技大学教授、博导、国家杰出青年基金获得者、国家重点研发计划首席科学家.　　1996年本科毕业于安徽大学, 获理学学士学位; 2001年研究生毕业于中国科学院固体物理研究所, 获凝聚态物理博士学位; 2001年至2007年, 先后在新加坡国立大学、德国马普微结构物理研究所和英国牛津大学从事研究工作; 2007年底回国, 加入中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室; 2015年12月调入北京科技大学材料科学与工程学院.　　主持的项目主要包括: 国家重点研发计划、国家杰出青年基金、基金委重点项目、国家重大科学仪器设备开发专项子课题、中科院仪器研制项目、基金委面上项目、科技部中国—以色列国际合作项目等. 共发表SCI学术论文150余篇, 其中包括Adv. Mater.,Nature Commun.,Phys. Rev. Lett.,J. Am. Chem. Soc.,Phys.Rev. B,Appl. Phys. Lett.,Nanoscale,ACS Appl. Mater. &Interfaces等杂志.　　目前担任中国电子学会应用磁学分会副主任委员兼秘书长、中国材料研究学会纳米材料与器件分会副理事长、中国物理学会第十二届科普工作委员会副主任、中国金属学会功能材料分会副秘书长、中国金属学会材料科学分会常务理事; 中国材料研究学会青年工作委员会常务理事等. 担任Rare Metals(稀有金属英文版)和International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials等杂志编委

基金项目:国家重点研发计划(批准号: 2019YFB2005800)、国家自然科学基金(批准号: 11874082, 51625101, 51961145305, 51971026)和北京市自然科学基金重点项目(批准号: Z190007)资助的课题

Authors and contacts

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Corresponding author:Wang Shou-Guo,sgwang@ustb.edu.cn

Funds:Project supported by the National Key R&D Program of China (Grant No. 2019YFB2005800), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11874082, 51625101, 51961145305, 51971026), and the Key Program of the Natural Science Foundation of Beijing, China (Grant No. Z190007)

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