SOT-MRAM-элемент на основе спинового эффекта Холла: макроспиновая модель двухтактного переключения

Изложены результаты качественного исследования модели ячейки современной магнитной памяти SOT-MRAM, в которой для записи используют спиновый эффект Холла. Рассмотрены ячейки квадратного поперечного сечения с продольной анизотропией активного слоя. На основе векторного уравнения Ландау–Лифшица–Гильберта построена математическая модель управления процессом записи нуля и единицы в ячейку. В приближении однородного распределения намагниченности выведена система уравнений, описывающих динамику намагниченности под действием магнитного поля и спинового тока. Определены параметры качественно эквивалентной динамики модели. Установлено, что при нулевых токах и полях в обоих случаях имеются два основных устойчивых положения равновесия, отвечающие в зависимости от взаимной ориентации вектора намагниченности активного и опорного слоя нулю и единице, записанным в ячейке. Переход от одного состояния ячейки к другому описан решением системы дифференциальных уравнений. Построена бифуркационная диаграмма динамической системы в переменных “поле-ток”. Показано, что при данной конфигурации элемента памяти внешние воздействия переводят намагниченность в промежуточное состояние в плоскости свободного слоя, которое при отключении тока и поля приводит к записи нуля либо единицы в ячейку памяти. Проведена оценка критического тока переключения в зависимости от приложенного внешнего магнитного поля.