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两路正交电流让 Pt/Co 垂直磁化无外场亚纳秒翻转，并抵抗多方向磁场干扰
学术圈重大事件 · 发布 2026-08-22T22:42:00+08:00 · 更新 2026-08-22T22:45:57+08:00
《Nature Communications》研究在常规 Pt/Co 垂直磁各向异性体系中，用两路正交电流脉冲实现全电控、无外磁场的亚纳秒磁化翻转。作者称，该方案只使用常见重金属作为自旋流源，可兼容商业自旋转移矩磁存储的标准制程，并对各方向外部磁场具有较强免疫力。它为高速自旋轨道矩 MRAM 提供较直接的工程路径，但双电流布线、写入能耗、误码率、器件缩放和阵列级可靠性仍需完整数据验证。
据 Nature Communications 论文页面 和 Crossref 元数据，Jiyu Shen、Jun Cheng、Yulun Zeng 等人于 2026 年 8 月 22 日报告一种垂直磁化的全电控翻转方案。自旋轨道矩磁随机存储器（SOT-MRAM）兼具非易失、快速写入和高耐久潜力，但常规确定性垂直翻转往往需要外加磁场破坏对称性，这对芯片集成并不现实。
团队采用两路彼此正交的电流脉冲，在常规 Pt/Co 垂直磁各向异性体系中完成无外场翻转。重金属中的自旋霍尔效应可把电荷流转换为自旋流，两路正交驱动则提供受控的对称性破缺，使磁化方向不再依赖外置磁体。论文摘要强调，方案只需要常见重金属作为自旋流源，没有引入特殊低对称晶体或复杂磁性多层，因此更接近现有制造材料库。
实验结果的核心标签是“亚纳秒”和“高磁场免疫”。作者称磁化可在小于 1 纳秒的时间尺度完成翻转，并能抵抗来自各个方向的外部磁场干扰。对于存储器，速度之外，外部磁场免疫关系到相邻器件、封装磁环境和安全性；如果翻转窗口对杂散场过于敏感，阵列中的写入一致性会迅速恶化。论文还称其制程与商业自旋转移矩 MRAM 的标准制造兼容，并可接入 CMOS。
对存储器和自旋电子学团队，这条路线的吸引力是用电流脉冲和成熟材料解决无外场问题，减少把实验室结构转成晶圆工艺时的材料门槛。它也可能把 SOT-MRAM 推向更短写入脉冲和更高抗扰性的应用，如缓存、嵌入式非易失存储和高可靠边缘设备。
但双正交电流意味着单元布线、选择晶体管和脉冲时序可能更复杂，系统收益要与面积和驱动能耗一起计算。公开摘要没有列出写入电流密度、循环耐久、热稳定因子、误码率分布和大规模阵列结果。“兼容标准制程”仍需晶圆级良率和互连集成证明，亚纳秒演示也不能自动等同于完整存储单元的端到端写入延迟。
信息来源
可信度说明
该条基于《Nature Communications》同行评议论文页面和 Crossref 登记；Pt/Co、两路正交电流、无外场亚纳秒翻转及多方向磁场免疫均为作者报告。公开摘要未给出电流密度、耐久、热稳定、误码和阵列良率，因而可确认器件级原理与演示，但不能据此判断其已满足商业 MRAM 的系统指标。