主讲人: 周铁军 教授（中电海康自旋芯片与技术全国重点实验室）
题目：全电控SOT-MRAM的核心挑战和展望
时间：2026年7月15日（星期三）下午15:00
地点：理工楼1318
邀请人：刘小晰 崔宝山
报告摘要：
自旋轨道矩（SOT）驱动的磁矩翻转技术，因其高速、低功耗及高可靠等特性，被认为是未来高速高可靠磁存储器（MRAM）的核心方向。但SOT驱动的垂直磁矩的确定性翻转，需要施加一个额外的面内磁场，这是阻碍SOT-MRAM走向应用的瓶颈之一。现有的垂直磁矩SOT无场翻转方案在晶圆级均一性、功耗、稳定性及与COMS和磁隧道结（MTJ）工艺兼容性方面存在局限。另外，目前常用的自旋源材料W，其SOT效率只有0.3左右，远低于STT-MRAM，需要大幅提升。我们首先在自旋源材料中引入了互补的双楔形结构，不但实现了可靠的无场翻转，而且也达到了晶圆级的均一性 [1]。其次，我们在SOT多层膜的堆垛材料结构中设计一个超薄反铁磁层和非磁层的界面，在材料生长时施加一个磁场，或者在磁场中退火，让界面处反铁磁未补偿磁矩沿外加磁场的方向有序排列，在反铁磁/非磁界面处产生具有面外极化（z-spin）的特殊自旋流。当z-spin自旋流作用在上方的垂直磁矩时，能产生有效的反阻尼转矩，实现垂直磁矩的无外磁场辅助的翻转 [2]。报告专注于这些体系中产生非常规自旋流的物理机理，器件性能表征，并探讨存在的问题和优化方向等。最后，简要展望一下SOT-MRAM的未来发展和应用。
[1] R, Bai, et al, Nano Letters 25 (47), 16725-16732
[2] CQ Yu, et al, Advanced Functional Materials 35 (45), 2500201 (2025)
个人简介：
周铁军教授，博士生导师，浙江省特聘专家，中电海康自旋芯片与技术全国重点实验室副主任。长期从事自旋电子学和磁存储等领域的研究工作。多次应邀在国际磁存储年会、国际磁学年会以及国际先进科技材料大会等国际著名学术会议上作邀请报告。在包括国际顶级学术期刊在内的学术刊物上发表论文一百五十多篇，并著有3个邀请专著章节。在自旋电子学和纳米技术等领域拥有五十多个专利和产品。多次担任国际磁学年会、磁学和磁性材料年会的分会主席；担任2008年磁存储年会议出版物主席，2005年国际磁性材料物理研讨会的程序和出版物主席，IEEE Transactions on Magnetics和Journal of Magnetism & Magnetic Materials的客座编辑等。曾获江苏省科技进步一等奖等。主持国家自然科学基金及浙江省重点研发计划项目多项。目前主要从事新型低功耗、高速、高密度自旋存储器件和基于自旋器件的神经形态计算及其应用系统等。
