使用電壓控制的磁各向異性(VCMA)通孔傾斜電場的產(chǎn)生被稱為領(lǐng)域墻(DW)傳播的節(jié)能方法。然而，該方法受到DW可以傳播的納米線長度的限制。在這里，我們提出使用多路復(fù)用柵電極在磁納米線上傳播DW而沒有任何長度限制。使用微磁模擬來演示多柵電極配置。這允許可控電壓施加到相鄰柵電極，沿納米線產(chǎn)生大的磁各向異性梯度強度，結(jié)果表明可以實現(xiàn)高于300m / s的DW速度。對傳播過程中DW動態(tài)的分析表明，DW的傾斜和傾斜柵極電極的方向極大地改變了穩(wěn)態(tài)DW傳播。我們的研究結(jié)果表明，人字形柵極電極是一種有效的優(yōu)化方法，可以實現(xiàn)高速多DW傳播。此外，重復(fù)的一系列高 - 中 - 低磁各向異性區(qū)域使得能夠進行確定的VCMA控制的高速DW傳播。

疇壁(DW)存儲器已經(jīng)研究多年，因為它具有成為快速和非易失性存儲器件的潛力，這是由于磁化動力學(xué)，磁剩磁和高熱穩(wěn)定性的納秒時間尺度1。以往，自旋扭矩技術(shù)用于傳播個DW，如自旋轉(zhuǎn)移力矩和自旋軌道扭矩1，2，3，4。這些技術(shù)通常導(dǎo)致DW的隨機運動，因為它由存在于材料中的隨機分散的固有釘扎點固定。為了實現(xiàn)確定性釘扎，幾何槽口和磁特性的改變已被用來創(chuàng)建用作釘扎部位的能量壁壘1，5，6，7，8。然而，DW需要更高的激發(fā)能量才能脫離。電場控制，還提出通過局部改變材料的磁各向異性到管腳個DW9，10。該技術(shù)降低了能量消耗，因為當(dāng)DW需要再次移動時可以關(guān)閉釘扎點。

自旋扭矩技術(shù)需要高電流密度，這固有地導(dǎo)致電阻損失，導(dǎo)致焦耳加熱。規(guī)避功率損耗和防止焦耳加熱，電場控制的方法可用于操縱磁裝置的特性由于其高效節(jié)能性質(zhì)11，12，13。電壓控制的磁各向異性(VCMA)是已被證明減少在MTJ器件的開關(guān)所需要的電流密度電場控制的形式14，15。對于DW設(shè)備，DW的能量可以表示為σ，其中σα甲?ü----√undefined。這里，A表示交換剛度參數(shù)，Ku表示磁各向異性能量。因此，通過VCMA降低磁性材料的Ku可以減少DW能量。VCMA效應(yīng)也已經(jīng)通過實驗實現(xiàn)，以幫助DW在蠕變狀態(tài)12中傳播。

可以使用磁能納米線(NW)的DW能量和Ku來描述在x方向上施加在DW上的力，F(xiàn)(x)=-(∂σ/∂?ü)⋅(∂?ü/∂x)undefined。因此，沿著x方向的x方向上的磁各向異性梯度(d?ü/dXundefined)將對DW施加影響。通過使用如圖1(a)(i)所示的楔形絕緣體，可以產(chǎn)生傾斜的電場，從而產(chǎn)生d?ü/dXundefined其可用于繁殖或輔助的DW傳播1，9，16，17，18，19，20，21，22，23，24。然而，這種楔形結(jié)構(gòu)對于較長的NW不能很好地擴展，因為加長的NW將導(dǎo)致NW端部處的絕緣體越來越厚或越薄。在具有較薄絕緣層的末端，強電場可能導(dǎo)致絕緣層的介電擊穿。此外，最近在MTJ中報道，VCMA系數(shù)在低電場時僅為線性，但在較高電場時飽和。25，26。這對于傾斜的VCMA DW存儲器設(shè)備的NW長度構(gòu)成限制。

(a)(i)用于傳播DW的傾斜絕緣體的示意圖。(a)(ii)用于傳播DW的傾斜柵電極的建議示意結(jié)構(gòu)。磁NW的寬度為64nm，厚度為1nm。(b)實線表示的初始平均?ü在ÿ軸。虛線表示驅(qū)動由綠色垂直線表示的DW的平均值Ku。頂部和底部插圖分別表示初始和驅(qū)動階段的NW的Ku。黃色突出顯示的區(qū)域表示斜率的漸變，其中線性擬合給出d?ü/dXundefined傳播DW。(c)將各種GW作為NW寬度的百分比進行比較，其中NW寬度的30/50 / 70%等于GW為20/32/44 nm。各向異性變化+ 20kJ / m3和-20kJ / m3分別應(yīng)用于高和低各向異性區(qū)域，以說明橫跨NW長度的Ku依賴性。

在這項工作中，我們展示了一種節(jié)能的DW傳播技術(shù)，其中ad?ü/dXundefined沿著NW使用重復(fù)的一系列柵電極產(chǎn)生。三個柵電極可以產(chǎn)生局部高 - 中 - 低Ku區(qū)域，其可以用于在任何長度的NW上以高速度傳播具有確定性位移的DW。分析了由于使用柵電極操縱Ku引起的DW動態(tài)，導(dǎo)致優(yōu)化的DW傳播技術(shù)。該結(jié)果為使用VCMA的高速且精確的DW存儲器件提供了有希望的途徑。