Skip to main content
SpringerLink
Log in

Spintronics intelligent devices

  • Invited Review
  • Published:
Science China Physics, Mechanics & Astronomy Aims and scope Submit manuscript

Abstract

Intelligent computing paradigms have become increasingly important for the efficient processing of massive amounts of data. However, using traditional electronic devices to implement these intelligent paradigms is currently mismatched and limited by their energy, area, and speed. Spintronics, which exploits the magnetic and electrical properties of electrons, could break through these limitations and bring new possibilities to electrical devices. In particular, the tunneling magnetoresistance effect, merging quantum and spintronics, enables spintronic devices to be compatible with standard integrated circuits with a magnetic tunnel junction (MTJ) design, showing great potential for implementing hardware-based intelligent frameworks. In this review, we introduce the specific capabilities of MTJs, including nonvolatility, stochasticity, plasticity, and nonlinearity, which are highly favorable in artificial intelligence algorithms. We then present how these devices could impact the development of intelligent computing, including in-memory computing, probabilistic computing, and neuromorphic computing. Finally, we discuss their challenges and perspectives in intelligent hardware implementations.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Log in via an institution

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Institutional subscriptions

References

  1. M. Haenlein, and A. Kaplan, California Manage. Rev. 61, 5 (2019).

    Article  Google Scholar 

  2. J. Grollier, D. Querlioz, K. Y. Camsari, K. Everschor-Sitte, S. Fu-kami, and M. D. Stiles, Nat. Electron. 3, 360 (2020).

    Article  Google Scholar 

  3. B. J. Shastri, A. N. Tait, T. Ferreira de Lima, W. H. P. Pernice, H. Bhaskaran, C. D. Wright, and P. R. Prucnal, Nat. Photon. 15, 102 (2021).

    Article  ADS  Google Scholar 

  4. D. V. Christensen, R. Dittmann, B. Linares-Barranco, A. Sebastian, M. Le Gallo, A. Redaelli, S. Slesazeck, T. Mikolajick, S. Spiga, S. Menzel, I. Valov, G. Milano, C. Ricciardi, S. J. Liang, F. Miao, M. Lanza, T. J. Quill, S. T. Keene, A. Salleo, J. Grollier, D. Marković, A. Mizrahi, P. Yao, J. J. Yang, G. Indiveri, J. P. Strachan, S. Datta, E. Vianello, A. Valentian, J. Feldmann, X. Li, W. H. P. Pernice, H. Bhaskaran, S. Furber, E. Neftci, F. Scherr, W. Maass, S. Ramaswamy, J. Tapson, P. Panda, Y. Kim, G. Tanaka, S. Thorpe, C. Bartolozzi, T. A. Cleland, C. Posch, S. C. Liu, G. Panuccio, M. Mahmud, A. N. Mazumder, M. Hosseini, T. Mohsenin, E. Donati, S. Tolu, R. Galeazzi, M. E. Christensen, S. Holm, D. Ielmini, and N. Pryds, Neuromorph. Comput. Eng. 2, 022501 (2022).

    Article  Google Scholar 

  5. N. R. Mahapatra, and B. Venkatrao, XRDS: Crossroads ACM Mag. Stud. 5, 2 (1999).

    Article  Google Scholar 

  6. Z. Guo, J. Yin, Y. Bai, D. Zhu, K. Shi, G. Wang, K. Cao, and W. Zhao, Proc. IEEE 109, 1398 (2021).

    Article  Google Scholar 

  7. G. Finocchio, M. Di Ventra, K. Y. Camsari, K. Everschor-Sitte, P. Khalili Amiri, and Z. Zeng, J. Magn. Magn. Mater. 521, 167506 (2021).

    Article  Google Scholar 

  8. J. Zhou, and J. Chen, Adv. Electron. Mater. 7, 2100465 (2021).

    Article  Google Scholar 

  9. Z. R. Yan, Y. Z. Liu, Y. Guang, K. Yue, J. F. Feng, R. K. Lake, G. Q. Yu, and X. F. Han, Phys. Rev. Appl. 15, 064004 (2021).

    Article  ADS  Google Scholar 

  10. A. Sebastian, M. Le Gallo, R. Khaddam-Aljameh, and E. Eleftheriou, Nat. Nanotechnol. 15, 529 (2020).

    Article  ADS  Google Scholar 

  11. N. J. Nilsson, Artif. Intell. 28, 71 (1986).

    Article  Google Scholar 

  12. A. V. Khvalkovskiy, D. Apalkov, S. Watts, R. Chepulskii, R. S. Beach, A. Ong, X. Tang, A. Driskill-Smith, W. H. Butler, P. B. Visscher, D. Lottis, E. Chen, V. Nikitin, and M. Krounbi, J. Phys. D-Appl. Phys. 46, 074001 (2013).

    Article  ADS  Google Scholar 

  13. W. A. Borders, A. Z. Pervaiz, S. Fukami, K. Y. Camsari, H. Ohno, and S. Datta, Nature 573, 390 (2019).

    Article  ADS  Google Scholar 

  14. X. Wang, Y. Chen, H. Xi, H. Li, and D. Dimitrov, IEEE Electron Device Lett. 30, 294 (2009).

    Article  ADS  Google Scholar 

  15. S. I. Kiselev, J. C. Sankey, I. N. Krivorotov, N. C. Emley, R. J. Schoelkopf, R. A. Buhrman, and D. C. Ralph, Nature 425, 380 (2003).

    Article  ADS  Google Scholar 

  16. L. Gyongyosi, and S. Imre, Comput. Sci. Rev. 31, 51 (2019).

    Article  MathSciNet  Google Scholar 

  17. S. Jiang, K. A. Britt, A. J. McCaskey, T. S. Humble, and S. Kais, Sci. Rep. 8, 17667 (2018).

    Article  ADS  Google Scholar 

  18. J. Mathon, and A. Umerski, Phys. Rev. B 63, 220403 (2001).

    Article  ADS  Google Scholar 

  19. J. Inoue, and S. Maekawa, Phys. Rev. B 53, R11927 (1996).

    Article  ADS  Google Scholar 

  20. S. Yuasa, and D. D. Djayaprawira, J. Phys. D-Appl. Phys. 40, R337 (2007).

    Article  ADS  Google Scholar 

  21. D. Q. Zhu, Z. X. Guo, A. Du, D. R. Xiong, R. Xiao, W. L. Cai, K. W. Shi, S. Z. Peng, K. H. Cao, S. Y. Lu, D. P. Zhu, G. F. Wang, H. X. Liu, Q. W. Leng, and W. S. Zhao, in First demonstration of three terminal MRAM devices with immunity to magnetic fields and 10 ns field free switching by electrical manipulation of exchange bias: Proceedings of the 2021 IEEE International Electron Devices Meeting, San Francisco, 2021.

  22. S. Ikeda, K. Miura, H. Yamamoto, K. Mizunuma, H. D. Gan, M. Endo, S. Kanai, J. Hayakawa, F. Matsukura, and H. Ohno, Nat. Mater. 9, 721 (2010).

    Article  ADS  Google Scholar 

  23. J. Swerts, E. Liu, S. Couet, S. Mertens, S. Rao, W. Kim, K. Garello, L. Souriau, S. Kundu, D. Crotti, F. Yasin, N. Jossart, S. Sakhare, T. Devolder, S. V. Beek, B. O’Sullivan, S. V. Elshocht, A. Furnemont, and G. S. Kar, in Solving the BEOL compatibility challenge of top-pinned magnetic tunnel junction stacks: Proceedings of the 2017 IEEE International Electron Devices Meeting, San Francisco, 2017.

  24. D. Edelstein, M. Rizzolo, D. Sil, A. Dutta, J. DeBrosse, M. Wordeman, A. Arceo, I. C. Chu, J. Demarest, E. R. J. Edwards, E. R. Evarts, J. Fullam, A. Gasasira, G. Hu, M. Iwatake, R. Johnson, V. Katragadda, T. Levin, J. Li, Y. Liu, C. Long, T. Maffitt, S. McDermott, S. Mehta, V. Mehta, D. Metzler, J. Morillo, Y. Nakamura, S. Nguyen, P. Nieves, V. Pai, R. Patlolla, R. Pujari, R. Southwick, T. Standaert, O. V. D. Straten, H. Wu, C.-C. Yang, D. Houssameddine, J. M. Slaughter, and D. C. Worledge, in A 14 nm embedded STT-MRAM CMOS technology: Proceedings of the 2020 IEEE International Electron Devices Meeting, San Francisco, 2020.

  25. S. Ikegawa, F. B. Mancoff, J. Janesky, and S. Aggarwal, IEEE Trans. Electron Devices 67, 1407 (2020).

    Article  ADS  Google Scholar 

  26. A. D. Kent, and D. C. Worledge, Nat. Nanotech. 10, 187 (2015).

    Article  ADS  Google Scholar 

  27. S. A. Wolf, J. Lu, M. R. Stan, E. Chen, and D. M. Treger, Proc. IEEE 98, 2155 (2010).

    Article  Google Scholar 

  28. A. Hirohata, and K. Takanashi, J. Phys. D-Appl. Phys. 47, 193001 (2014).

    Article  ADS  Google Scholar 

  29. J. S. Meena, S. M. Sze, U. Chand, and T. Y. Tseng, Nanoscale Res. Lett. 9, 526 (2014).

    Article  ADS  Google Scholar 

  30. S. J. Kim, J. Mohan, S. R. Summerfelt, and J. Kim, J. Min. Metals. Mater. Soc. 71, 246 (2019).

    Article  Google Scholar 

  31. H. Jeong, and L. Shi, J. Phys. D-Appl. Phys. 52, 023003 (2019).

    Article  ADS  Google Scholar 

  32. D. Lelmini, Semicond. Sci. Technol. 31, 063002 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  33. H. Y. Cheng, W. C. Chien, I. T. Kuo, E. K. Lai, Y. Zhu, J. L. JordanSweet, A. Ray, F. Carta, F. M. Lee, P. H. Tseng, M. H. Lee, Y. Y. Lin, W. Kim, R. Bruce, C. W. Yeh, C. H. Yang, M. BrightSky, and H. L. Lung, in An ultra high endurance and thermally stable selector based on TeAsGeSiSe chalcogenides: Proceedings of the IEEE International Electron Devices Meeting, San Francisco, 2017.

  34. M. Wang, W. Cai, K. Cao, J. Zhou, J. Wrona, S. Peng, H. Yang, J. Wei, W. Kang, Y. Zhang, J. Langer, B. Ocker, A. Fert, and W. Zhao, Nat. Commun. 9, 671 (2018).

    Article  ADS  Google Scholar 

  35. Q. Shao, P. Li, L. Liu, H. Yang, S. Fukami, A. Razavi, H. Wu, K. Wang, F. Freimuth, Y. Mokrousov, M. D. Stiles, S. Emori, A. Hoffmann, J. Akerman, K. Roy, J. P. Wang, S. H. Yang, K. Garello, and W. Zhang, IEEE Trans. Magn. 57, 1 (2021).

    Article  Google Scholar 

  36. C. Reig, M.-D. Cubells-Beltran, and D. R. Muñoz, Sensors 9, 7919 (2009).

    Article  ADS  Google Scholar 

  37. M. N. Baibich, J. M. Broto, A. Fert, F. Nguyen Van Dau, F. Petroff, P. Etienne, G. Creuzet, A. Friederich, and J. Chazelas, Phys. Rev. Lett. 61, 2472 (1988).

    Article  ADS  Google Scholar 

  38. D. Apalkov, B. Dieny, and J. M. Slaughter, Proc. IEEE 104, 1796 (2016).

    Article  Google Scholar 

  39. S. Ikeda, J. Hayakawa, Y. Ashizawa, Y. M. Lee, K. Miura, H. Ha-segawa, M. Tsunoda, F. Matsukura, and H. Ohno, Appl. Phys. Lett. 93, 082508 (2008).

    Article  ADS  Google Scholar 

  40. M. Julliere, Phys. Lett. A 54, 225 (1975).

    Article  ADS  Google Scholar 

  41. S. Maekawa, and U. Gafvert, IEEE Trans. Magn. 18, 707 (1982).

    Article  ADS  Google Scholar 

  42. T. Miyazaki, and N. Tezuka, J. Magn. Magn. Mater. 139, L231 (1995).

    Article  ADS  Google Scholar 

  43. G. Hu, D. Kim, J. Kim, C. Kothandaraman, G. Lauer, H. K. Lee, N. Marchack, M. Reuter, R. P. Robertazzi, J. Z. Sun, T. Suwannasiri, J. J. Nowak, P. L. Trouilloud, S. Woo, D. C. Worledge, M. G. Gottwald, S. L. Brown, B. Doris, C. P. D’Emic, P. Hashemi, D. Houssameddine, and Q. He, in Spin-transfer torque MRAM with reliable 2 ns writing for last level cache applications: Proceedings of the 2019 International Electron Devices Meeting, San Francisco, 2019.

  44. T. Miyazaki, and N. Tezuka, J. Magn. Magn. Mater. 151, 403 (1995).

    Article  ADS  Google Scholar 

  45. J. S. Moodera, L. R. Kinder, T. M. Wong, and R. Meservey, Phys. Rev. Lett. 74, 3273 (1995).

    Article  ADS  Google Scholar 

  46. G. A. Gibson, and R. Meservey, J. Appl. Phys. 58, 1584 (1985).

    Article  ADS  Google Scholar 

  47. J. S. Moodera, R. Meservey, and P. M. Tedrow, Appl. Phys. Lett. 41, 488 (1982).

    Article  ADS  Google Scholar 

  48. J. S. Moodera, E. F. Gallagher, K. Robinson, and J. Nowak, Appl. Phys. Lett. 70, 3050 (1997).

    Article  ADS  Google Scholar 

  49. D. Wang, C. Nordman, J. M. Daughton, Z. Qian, J. Fink, D. Wang, C. Nordman, J. M. Daughton, Z. Qian, and J. Fink, IEEE Trans. Magn. 40, 2269 (2004).

    Article  ADS  Google Scholar 

  50. P. Leclair, J. S. Moodera, and R. Meservey, J. Appl. Phys. 76, 6546 (1994).

    Article  ADS  Google Scholar 

  51. J. Nowak, and J. Raułuszkiewicz, J. Magn. Magn. Mater. 109, 79 (1992).

    Article  ADS  Google Scholar 

  52. S. X. Huang, T. Y. Chen, and C. L. Chien, Appl. Phys. Lett. 92, 242509 (2008).

    Article  ADS  Google Scholar 

  53. P. M. Tedrow, and R. Meservey, Phys. Rev. B 7, 318 (1973).

    Article  ADS  Google Scholar 

  54. G. J. Strijkers, Y. Ji, F. Y. Yang, C. L. Chien, and J. M. Byers, Phys. Rev. B 63, 104510 (2001).

    Article  ADS  Google Scholar 

  55. C. Kaiser, and S. S. P. Parkin, Appl. Phys. Lett. 84, 3582 (2004).

    Article  ADS  Google Scholar 

  56. K. Elphick, W. Frost, M. Samiepour, T. Kubota, K. Takanashi, H. Sukegawa, S. Mitani, and A. Hirohata, Sci. Tech. Adv. Mater. 22, 235 (2021).

    Article  Google Scholar 

  57. W. H. Butler, X. G. Zhang, T. C. Schulthess, and J. M. MacLaren, Phys. Rev. B 63, 054416 (2001).

    Article  ADS  Google Scholar 

  58. M. Bowen, V. Cros, F. Petroff, A. Fert, C. Martinez Boubeta, J. L. Costa-Krämer, J. V. Anguita, A. Cebollada, F. Briones, J. M. de Teresa, L. Morellón, M. R. Ibarra, F. Güell, F. Peiró, and A. Cornet, Appl. Phys. Lett. 79, 1655 (2001).

    Article  ADS  Google Scholar 

  59. J. Faure-Vincent, C. Tiusan, E. Jouguelet, F. Canet, M. Sajieddine, C. Bellouard, E. Popova, M. Hehn, F. Montaigne, and A. Schuhl, Appl. Phys. Lett. 82, 4507 (2003).

    Article  ADS  Google Scholar 

  60. S. Yuasa, A. Fukushima, T. Nagahama, K. Ando, and Y. Suzuki, Jpn. J. Appl. Phys. 43, L588 (2004).

    Article  ADS  Google Scholar 

  61. S. Yuasa, T. Nagahama, A. Fukushima, Y. Suzuki, and K. Ando, Nat. Mater. 3, 868 (2004).

    Article  ADS  Google Scholar 

  62. T. Scheike, Q. Xiang, Z. Wen, H. Sukegawa, T. Ohkubo, K. Hono, and S. Mitani, Appl. Phys. Lett. 118, 042411 (2021).

    Article  ADS  Google Scholar 

  63. S. S. P. Parkin, C. Kaiser, A. Panchula, P. M. Rice, B. Hughes, M. Samant, and S. H. Yang, Nat. Mater. 3, 862 (2004).

    Article  ADS  Google Scholar 

  64. D. D. Djayaprawira, K. Tsunekawa, M. Nagai, H. Maehara, S. Ya-magata, N. Watanabe, S. Yuasa, Y. Suzuki, and K. Ando, Appl. Phys. Lett. 86, 092502 (2005).

    Article  ADS  Google Scholar 

  65. J. Hayakawa, S. Ikeda, F. Matsukura, H. Takahashi, and H. Ohno, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L587 (2005).

    Article  ADS  Google Scholar 

  66. S. Ikeda, J. Hayakawa, Y. M. Lee, R. Sasaki, T. Meguro, F. Matsu-kura, and H. Ohno, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L1442 (2005).

    Article  Google Scholar 

  67. S. Yuasa, Y. Suzuki, T. Katayama, and K. Ando, Appl. Phys. Lett. 87, 242503 (2005).

    Article  ADS  Google Scholar 

  68. S. Cardoso, C. Cavaco, R. Ferreira, L. Pereira, M. Rickart, P. P. Freitas, N. Franco, J. Gouveia, and N. P. Barradas, J. Appl. Phys. 97, 10C916 (2005).

    Article  Google Scholar 

  69. S. Ikeda, J. Hayakawa, Y. M. Lee, T. Tanikawa, F. Matsukura, and H. Ohno, J. Appl. Phys. 99, 08A907 (2006).

    Article  Google Scholar 

  70. W. G. Wang, C. Ni, A. Rumaiz, Y. Wang, X. Fan, T. Moriyama, R. Cao, Q. Y. Wen, H. W. Zhang, and J. Q. Xiao, Appl. Phys. Lett. 92, 152501 (2008).

    Article  ADS  Google Scholar 

  71. Y. M. Lee, J. Hayakawa, S. Ikeda, F. Matsukura, and H. Ohno, Appl. Phys. Lett. 90, 212507 (2007).

    Article  ADS  Google Scholar 

  72. M. Wang, W. Cai, D. Zhu, Z. Wang, J. Kan, Z. Zhao, K. Cao, Z. Wang, Y. Zhang, T. Zhang, C. Park, J. P. Wang, A. Fert, and W. Zhao, Nat. Electron. 1, 582 (2018).

    Article  Google Scholar 

  73. N. Perrissin, S. Lequeux, N. Strelkov, A. Chavent, L. Vila, L. D. Buda-Prejbeanu, S. Auffret, R. C. Sousa, I. L. Prejbeanu, and B. Dieny, Nanoscale 10, 12187 (2018).

    Article  Google Scholar 

  74. Y. J. Song, J. H. Lee, S. H. Han, H. C. Shin, K. H. Lee, K. Suh, D. E. Jeong, G. H. Koh, S. C. Oh, J. H. Park, S. O. Park, B. J. Bae, O. I. Kwon, K. H. Hwang, B. Y. Seo, Y. K. Lee, S. H. Hwang, D. S. Lee, Y. Ji, K. C. Park, G. T. Jeong, H. S. Hong, K. P. Lee, H. K. Kang, and E. S. Jung, in Demonstration ofhighly manufacturable STT-MRAM embedded in 28 nm logic: Proceedings of the 2018 International Electron Devices Meeting, San Francisco, 2018.

  75. Y. Huai, H. Gan, Z. Wang, P. Xu, X. Hao, B. K. Yen, R. Malmhall, N. Pakala, C. Wang, J. Zhang, Y. Zhou, D. Jung, K. Satoh, R. Wang, L. Xue, and M. Pakala, Appl. Phys. Lett. 112, 092402 (2018).

    Article  ADS  Google Scholar 

  76. K. Garello, F. Yasin, H. Hody, S. Couet, L. Souriau, S. H. Sharifi, J. Swerts, R. Carpenter, S. Rao, W. Kim, J. Wu, K. K. V. Sethu, M. Pak, N. Jossart, D. Crotti, A. Furnémont, and G. S. Kar, in Manufacturable 300 mm platform solution for field-free switching SOT-MRAM: Proceedings of the 2019 Symposium on VLSI Technology, Kyoto, 2019.

  77. H. Honjo, T. V. A. Nguyen, T. Watanabe, T. Nasuno, C. Zhang, T. Tanigawa, S. Miura, H. Inoue, M. Niwa, T. Yoshiduka, Y. Noguchi, M. Yasuhira, A. Tamakoshi, M. Natsui, Y. Ma, H. Koike, Y. Taka-hashi, K. Furuya, H. Shen, S. Fukami, H. Sato, S. Ikeda, T. Hanyu, H. Ohno, and T. Endoh, in First demonstration of field-free SOT-MRAM with 0.35 ns write speed and 70 thermal stability under 400°C thermal tolerance by canted SOT structure and its advanced patterning/SOT channel technology: Proceedings of the 2019 IEEE International Electron Devices Meeting, San Francisco, 2019.

  78. S. Sakhare, S. Rao, M. Perumkunnil, S. Couet, D. Crotti, S. Van Beek, A. Furnemont, F. Catthoor, and G. S. Kar, IEEE Trans. Electron Devices 67, 3618 (2020).

  79. B. Jinnai, J. Igarashi, K. Watanabe, T. Funatsu, H. Sato, S. Fukami, and H. Ohno, in High-performance shape-anisotropy magnetic tunnel junctions down to 2. 3 nm: Proceedings of the 2020 IEEE International Electron Devices Meeting, edited by J. P. Strachan, and K. Moselund, San Francisco, 2020.

  80. E. M. Boujamaa, S. M. Ali, S. N. Wandji, A. Gourio, S. Pyo, G. Koh, Y. Song, T. Song, J. Kye, J. C. Vial, A. Sowden, M. Rathor, and C. Dray, in A 14.7 Mb/mm2 28 nm FDSOI STT-MRAM with current starved read path, 52 Ω/sigma offset voltage sense amplifier and fully trimmable CTAT reference: Proceedings of the 2020 IEEE Symposium on VLSI Circuits, Honolulu, 2020.

  81. K. Nishioka, S. Miura, H. Honjo, H. Inoue, T. Watanabe, T. Nasuno, H. Naganuma, T. V. A. Nguyen, Y. Noguchi, M. Yasuhira, S. Ikeda, and T. Endoh, IEEE Trans. Electron Devices 68, 2680 (2021).

    Article  ADS  Google Scholar 

  82. H. Naganuma, S. Miura, H. Honjo, K. Nishioka, T. Watanabe, T. Nasuno, H. Inoue, T. V. A. Nguyen, Y. Endo, Y. Noguchi, M. Ya-suhira, S. Ikeda, and T. Endoh, in Advanced 18 nm Quad-MTJ technology overcomes dilemma ofretention and endurance under scaling beyond 2X nm: Proceedings of the 2021 Symposium on VLSI Technology, Kyoto, 2021.

  83. Y.-J. Tsou, K.-S. Li, J.-M. Shieh, W.-J. Chen, H.-C. Chen, Y.-J. Chen, C.-L. Hsu, Y.-M. Huang, F.-K. Hsueh, W.-H. Huang, W.-K. Yeh, H.-C. Shih, P.-C. Liu, C. W. Liu, Y.-S. Yen, C.-H. Lai, J.-H. Wei, D. D. Tang, and J. Y.-C. Sun, in First demonstration of interface-enhanced SAF enabling 400°C-robust 42 nm p-SOT-MTJ cells with STT-as-sisted field-free switching and composite channels: Proceedings of the 2021 Symposium on VLSI Technology, Kyoto, 2021.

  84. G. Hu, G. Lauer, J. Z. Sun, P. Hashemi, C. Safranski, S. L. Brown, L. Buzi, E. R. J. Edwards, C. P. D’Emic, E. Galligan, M. G. Gottwald, O. Gunawan, H. Jung, J. Kim, K. Latzko, J. J. Nowak, P. L. Trouilloud, S. Zare, and D. C. Worledge, in 2X reduction of STT-MRAM switching current using double spin-torque magnetic tunnel junction: Proceedings of the 2021 International Electron Devices Meeting, San Francisco, 2021.

  85. H. Honjo, K. Nishioka, S. Miura, H. Naganuma, T. Watanabe, Y. Noguchi, T. V. A. Nguyen, M. Yasuhira, S. Ikeda, and T. Endoh, IEEE Trans. Magn. 58, 1 (2022).

    Google Scholar 

  86. N. Sato, G. A. Allen, W. P. Benson, B. Buford, A. Chakraborty, M. Christenson, T. A. Gosavi, P. E. Heil, N. A. Kabir, B. J. Krist, K. P. O’Brien, K. Oguz, R. R. Patil, J. Pellegren, A. K. Smith, E. S. Walker, P. J. Hentges, M. V. Metz, M. Seth, B. Turkot, C. J. Wiegand, H. J. Yoo, and I. A. Young, in CMOS compatible process integration of SOT-MRAM with heavy-metal bi-layer bottom electrode and 10 ns field-free SOT switching with STT assist: Proceedings of the 2019 Symposium on VLSI Technology, Honolulu, 2019.

  87. Y. Huai, F. Albert, P. Nguyen, M. Pakala, and T. Valet, Appl. Phys. Lett. 84, 3118 (2004).

    Article  ADS  Google Scholar 

  88. J. Hayakawa, S. Ikeda, Y. M. Lee, R. Sasaki, T. Meguro, F. Matsu-kura, H. Takahashi, and H. Ohno, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L1267 (2005).

    Article  Google Scholar 

  89. L. Liu, C. F. Pai, Y. Li, H. W. Tseng, D. C. Ralph, and R. A. Buhrman, Science 336, 555 (2012).

    Article  ADS  Google Scholar 

  90. H. Liu, T. Kawami, K. Moges, T. Uemura, M. Yamamoto, F. Shi, and P. M. Voyles, J. Phys. D-Appl. Phys. 48, 164001 (2015).

    Article  ADS  Google Scholar 

  91. Y. Shiota, T. Nozaki, F. Bonell, S. Murakami, T. Shinjo, and Y. Suzuki, Nat. Mater. 11, 39 (2011).

    Article  ADS  Google Scholar 

  92. S. Ikeda, J. Hayakawa, Y. M. Lee, F. Matsukura, Y. Ohno, T. Hanyu, and H. Ohno, IEEE Trans. Electron Devices 54, 991 (2007).

    Article  ADS  Google Scholar 

  93. R. Shimabukuro, K. Nakamura, T. Akiyama, and T. Ito, Phys. E-Low-dimensional Syst. NanoStruct. 42, 1014 (2010).

    Article  ADS  Google Scholar 

  94. S. Peng, M. Wang, H. Yang, L. Zeng, J. Nan, J. Zhou, Y. Zhang, A. Hallal, M. Chshiev, K. L. Wang, Q. Zhang, and W. Zhao, Sci. Rep. 5, 18173 (2015).

    Article  ADS  Google Scholar 

  95. J. Zhou, W. Zhao, Y. Wang, S. Peng, J. Qiao, L. Su, L. Zeng, N. Lei, L. Liu, Y. Zhang, and A. Bournel, Appl. Phys. Lett. 109, 242403 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  96. S. E. Lee, T. H. Shim, and J. G. Park, NPG Asia Mater. 8, e324 (2016).

    Article  Google Scholar 

  97. S. E. Lee, Y. Takemura, and J. G. Park, Appl. Phys. Lett. 109, 182405 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  98. S. Peng, D. Zhu, J. Zhou, B. Zhang, A. Cao, M. Wang, W. Cai, K. Cao, and W. Zhao, Adv. Electron. Mater. 5, 1900134 (2019).

    Article  Google Scholar 

  99. H. Sato, M. Yamanouchi, S. Ikeda, S. Fukami, F. Matsukura, and H. Ohno, Appl. Phys. Lett. 101, 022414 (2012).

    Article  ADS  Google Scholar 

  100. M. Gajek, J. J. Nowak, J. Z. Sun, P. L. Trouilloud, E. J. O’Sullivan, D. W. Abraham, M. C. Gaidis, G. Hu, S. Brown, Y. Zhu, R. P. Robertazzi, W. J. Gallagher, and D. C. Worledge, Appl. Phys. Lett. 100, 132408 (2012).

    Article  ADS  Google Scholar 

  101. K. Watanabe, B. Jinnai, S. Fukami, H. Sato, and H. Ohno, Nat. Commun. 9, 663 (2018).

    Article  ADS  Google Scholar 

  102. K. Nishioka, H. Honjo, S. Ikeda, T. Watanabe, S. Miura, H. Inoue, T. Tanigawa, Y. Noguchi, M. Yasuhira, H. Sato, and T. Endoh, in Novel Quad interface MTJ technology and its first demonstration with high thermal stability and switching efficiency for STT-MRAM beyond 2X nm: Proceedings of the 2019 Symposium on VLSI Technology, Kyoto, 2019.

  103. S. Miura, K. Nishioka, H. Naganuma, T. V. A. Nguyen, H. Honjo, S. Ikeda, T. Watanabe, H. Inoue, M. Niwa, T. Tanigawa, Y. Noguchi, T. Yoshiduka, M. Yasuhira, and T. Endoh, in Scalability of Quad interface p-MTJ for 1× nm STT-MRAM with 10 ns low power write operation, 10 years retention and endurance > 1011: Proceedings of the 2020 Symposium on VLSI Technology, Honolulu, 2020.

  104. S. Jenkins, R. W. Chantrell, and R. F. L. Evans, Phys. Rev. B 103, 104419 (2021).

    Article  ADS  Google Scholar 

  105. E. Maniv, R. A. Murphy, S. C. Haley, S. Doyle, C. John, A. Maniv, S. K. Ramakrishna, Y. L. Tang, P. Ercius, R. Ramesh, A. P. Reyes, J. R. Long, and J. G. Analytis, Nat. Phys. 17, 525 (2021).

    Article  Google Scholar 

  106. S. Nayak, P. K. Manna, B. B. Singh, and S. Bedanta, Phys. Chem. Chem. Phys. 23, 6481 (2021).

    Article  Google Scholar 

  107. X. K. Zhang, S. L. Tang, L. Q. Xu, J. J. Yuan, H. J. Yu, X. R. Zhu, and Y. M. Xie, J. Appl. Phys. 116, 023905 (2014).

    Article  ADS  Google Scholar 

  108. I. L. Prejbeanu, S. Bandiera, J. Alvarez-Hérault, R. C. Sousa, B. Dieny, and J.-P. Nozières, J. Phys. D: Appl. Phys. 46, 074002 (2013).

    Article  ADS  Google Scholar 

  109. H. J. Kim, S. G. Je, D. H. Jung, K. S. Lee, and J. I. Hong, Appl. Phys. Lett. 115, 022401 (2019).

    Article  ADS  Google Scholar 

  110. P. H. Lin, B. Y. Yang, M. H. Tsai, P. C. Chen, K. F. Huang, H. H. Lin, and C. H. Lai, Nat. Mater. 18, 335 (2019).

    Article  ADS  Google Scholar 

  111. S. Peng, D. Zhu, W. Li, H. Wu, A. J. Grutter, D. A. Gilbert, J. Lu, D. Xiong, W. Cai, P. Shafer, K. L. Wang, and W. Zhao, Nat. Electron. 3, 757 (2020).

    Article  Google Scholar 

  112. A. Kohn, A. Kovács, R. Fan, G. J. McIntyre, R. C. C. Ward, and J. P. Goff, Sci. Rep. 3, 2412 (2013).

    Article  ADS  Google Scholar 

  113. B. N. Engel, J. Akerman, B. Butcher, R. W. Dave, M. Deherrera, M. Durlam, G. Grynkewich, J. Janesky, S. V. Pietambaram, N. D. Rizzo, J. M. Slaughter, K. Smith, J. J. Sun, and S. Tehrani, IEEE Trans. Magn. 41, 132 (2005).

    Article  ADS  Google Scholar 

  114. L. Berger, Phys. Rev. B 54, 9353 (1996).

    Article  ADS  Google Scholar 

  115. J. C. Slonczewski, J. Magn. Magn. Mater. 159, L1 (1996).

    Article  ADS  Google Scholar 

  116. A. Brataas, A. D. Kent, and H. Ohno, Nat. Mater. 11, 372 (2012).

    Article  ADS  Google Scholar 

  117. W. Zhao, X. Zhao, B. Zhang, K. Cao, L. Wang, W. Kang, Q. Shi, M. Wang, Y. Zhang, Y. Wang, S. Peng, J.-O. Klein, L. A. D. Barros Naviner, and D. Ravelosona, Materials 9, 41 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  118. I. M. Miron, K. Garello, G. Gaudin, P. J. Zermatten, M. V. Costache, S. Auffret, S. Bandiera, B. Rodmacq, A. Schuhl, and P. Gambardella, Nature 476, 189 (2011).

    Article  ADS  Google Scholar 

  119. L. Liu, O. J. Lee, T. J. Gudmundsen, D. C. Ralph, and R. A. Buhrman, Phys. Rev. Lett. 109, 096602 (2012).

    Article  ADS  Google Scholar 

  120. D. Zhu, and W. Zhao, Phys. Rev. Appl. 13, 044078 (2020).

    Article  ADS  Google Scholar 

  121. Y. Fan, P. Upadhyaya, X. Kou, M. Lang, S. Takei, Z. Wang, J. Tang, L. He, L. T. Chang, M. Montazeri, G. Yu, W. Jiang, T. Nie, R. N. Schwartz, Y. Tserkovnyak, and K. L. Wang, Nat. Mater. 13, 699 (2014).

    Article  ADS  Google Scholar 

  122. M. Jamali, J. S. Lee, J. S. Jeong, F. Mahfouzi, Y. Lv, Z. Zhao, B. K. Nikolic, K. A. Mkhoyan, N. Samarth, and J. P. Wang, Nano Lett. 15, 7126 (2015).

    Article  ADS  Google Scholar 

  123. Q. Shao, Y. Liu, G. Yu, S. K. Kim, X. Che, C. Tang, Q. L. He, Y. Tserkovnyak, J. Shi, and K. L. Wang, Nat. Electron. 2, 182 (2019).

    Article  Google Scholar 

  124. Q. Lu, P. Li, Z. Guo, G. Dong, B. Peng, X. Zha, T. Min, Z. Zhou, and M. Liu, Nat. Commun. 13, 1650 (2022).

    Article  ADS  Google Scholar 

  125. A. R. Mellnik, J. S. Lee, A. Richardella, J. L. Grab, P. J. Mintun, M. H. Fischer, A. Vaezi, A. Manchon, E. A. Kim, N. Samarth, and D. C. Ralph, Nature 511, 449 (2014).

    Article  ADS  Google Scholar 

  126. X. Li, S. J. Lin, M. Dc, Y. C. Liao, C. Yao, A. Naeemi, W. Tsai, and S. X. Wang, IEEE J. Electron Devices Soc. 8, 674 (2020).

    Article  Google Scholar 

  127. A. Soumyanarayanan, N. Reyren, A. Fert, and C. Panagopoulos, Nature 539, 509 (2016).

    Article  Google Scholar 

  128. A. Manchon, H. C. Koo, J. Nitta, S. M. Frolov, and R. A. Duine, Nat. Mater. 14, 871 (2015).

    Article  ADS  Google Scholar 

  129. Y. Takeuchi, C. Zhang, A. Okada, H. Sato, S. Fukami, and H. Ohno, Appl. Phys. Lett. 112, 192408 (2018).

    Article  ADS  Google Scholar 

  130. H. Wu, A. Chen, P. Zhang, H. He, J. Nance, C. Guo, J. Sasaki, T. Shirokura, P. N. Hai, B. Fang, S. A. Razavi, K. Wong, Y. Wen, Y. Ma, G. Yu, G. P. Carman, X. Han, X. Zhang, and K. L. Wang, Nat. Commun. 12, 6251 (2021).

    Article  ADS  Google Scholar 

  131. N. Sato, F. Xue, R. M. White, C. Bi, and S. X. Wang, Nat. Electron. 1, 508 (2018).

    Article  Google Scholar 

  132. E. Grimaldi, V. Krizakova, G. Sala, F. Yasin, S. Couet, G. Sankar Kar, K. Garello, and P. Gambardella, Nat. Nanotechnol. 15, 111 (2020).

    Article  ADS  Google Scholar 

  133. K. Shi, W. Cai, Y. Zhuo, D. Zhu, Y. Huang, J. Yin, K. Cao, Z. Wang, Z. Guo, Z. Wang, G. Wang, and W. Zhao, IEEE Electron Device Lett. 42, 513 (2021).

    Article  ADS  Google Scholar 

  134. W. Cai, K. Shi, Y. Zhuo, D. Zhu, Y. Huang, J. Yin, K. Cao, Z. Wang, Z. Guo, Z. Wang, G. Wang, and W. Zhao, IEEE Electron Device Lett. 42, 704 (2021).

    Article  ADS  Google Scholar 

  135. Z. Wang, L. Zhang, M. Wang, Z. Wang, D. Zhu, Y. Zhang, and W. Zhao, IEEE Electron Device Lett. 39, 343 (2018).

    Article  ADS  Google Scholar 

  136. S. Z. Peng, J. Q. Lu, W. X. Li, L. Z. Wang, H. Zhang, X. Li, K. L. Wang, and W. S. Zhao, in Field-free switching of perpendicular magnetization through voltage-gated spin-orbit torque: Proceedings of the 2019 International Electron Devices Meeting, San Francisco, 2019.

  137. A. Ney, C. Pampuch, R. Koch, and K. H. Ploog, Nature 425, 485 (2003).

    Article  ADS  Google Scholar 

  138. A. Lyle, J. Harms, S. Patil, X. Yao, D. J. Lilja, and J. P. Wang, Appl. Phys. Lett. 97, 152504 (2010).

    Article  ADS  Google Scholar 

  139. H. Zhang, W. Kang, K. Cao, B. Wu, Y. Zhang, and W. Zhao, IEEE Trans. Electron Devices 66, 2017 (2019).

    Article  ADS  Google Scholar 

  140. Y. Huang, K. Cao, K. Zhang, J. Wang, K. Shi, Z. Hao, W. Cai, A. Du, J. Yin, Q. Yang, J. Li, J. Gao, C. Zhao, and W. Zhao, Sci. China Inf. Sci. 2022, doi: https://doi.org/10.1007/s11432-021-3562-8.

  141. K. Cao, W. Cai, Y. Liu, H. Li, J. Wei, H. Cui, X. He, J. Li, C. Zhao, and W. Zhao, Nanoscale 10, 21225 (2018).

    Article  Google Scholar 

  142. W. Cai, M. Wang, K. Cao, H. Yang, S. Peng, H. Li, and W. Zhao, Sci. China Inf. Sci. 65, 122406 (2022).

    Article  Google Scholar 

  143. H. Zhang, W. Kang, B. Wu, P. Ouyang, E. Deng, Y. Zhang, and W. Zhao, IEEE Trans. Nanotechnol. 18, 473 (2019).

    Article  ADS  Google Scholar 

  144. L. Wang, W. Kang, F. Ebrahimi, X. Li, Y. Huang, C. Zhao, K. L. Wang, and W. Zhao, IEEE Electron Device Lett. 39, 440 (2018).

    Article  ADS  Google Scholar 

  145. S. Jung, H. Lee, S. Myung, H. Kim, S. K. Yoon, S. W. Kwon, Y. Ju, M. Kim, W. Yi, S. Han, B. Kwon, B. Seo, K. Lee, G. H. Koh, K. Lee, Y. Song, C. Choi, D. Ham, and S. J. Kim, Nature 601, 211 (2022).

    Article  ADS  Google Scholar 

  146. D. Vodenicarevic, N. Locatelli, A. Mizrahi, J. S. Friedman, A. F. Vincent, M. Romera, A. Fukushima, K. Yakushiji, H. Kubota, S. Yuasa, S. Tiwari, J. Grollier, and D. Querlioz, Phys. Rev. Appl. 8, 054045 (2017).

    Article  ADS  Google Scholar 

  147. K. Y. Camsari, R. Faria, B. M. Sutton, and S. Datta, Phys. Rev. X 7, 031014 (2017).

    Google Scholar 

  148. K. Y. Camsari, B. M. Sutton, and S. Datta, Appl. Phys. Rev. 6, 011305 (2019).

    Article  ADS  Google Scholar 

  149. R. P. Feynman, Int. J. Theor. Phys. 21, 467 (1982).

    Article  Google Scholar 

  150. E. Chen, D. Apalkov, Z. Diao, A. Driskill-Smith, D. Druist, D. Lottis, V. Nikitin, X. Tang, S. Watts, S. Wang, S. A. Wolf, A. W. Ghosh, J. W. Lu, S. J. Poon, M. Stan, W. H. Butler, S. Gupta, C. K. A. Mewes, T. Mewes, and P. B. Visscher, IEEE Trans. Magn. 46, 1873 (2010).

    Article  ADS  Google Scholar 

  151. R. Faria, K. Y. Camsari, and S. Datta, IEEE Magn. Lett. 8, 1 (2017).

    Article  Google Scholar 

  152. C. Safranski, J. Kaiser, P. Trouilloud, P. Hashemi, G. Hu, and J. Z. Sun, Nano Lett. 21, 2040 (2021).

    Article  ADS  Google Scholar 

  153. K. Y. Camsari, M. M. Torunbalci, W. A. Borders, H. Ohno, and S. Fukami, Phys. Rev. Appl. 15, 044049 (2021).

    Article  ADS  Google Scholar 

  154. X. Zhao, Y. Liu, D. Zhu, M. Sall, X. Zhang, H. Ma, J. Langer, B. Ocker, S. Jaiswal, G. Jakob, M. Kläui, W. Zhao, and D. Ravelosona, Appl. Phys. Lett. 116, 242401 (2020).

    Article  ADS  Google Scholar 

  155. J. Cai, B. Fang, L. Zhang, W. Lv, B. Zhang, T. Zhou, G. Finocchio, and Z. Zeng, Phys. Rev. Appl. 11, 034015 (2019).

    Article  ADS  Google Scholar 

  156. K. Hayakawa, S. Kanai, T. Funatsu, J. Igarashi, B. Jinnai, W. A. Borders, H. Ohno, and S. Fukami, Phys. Rev. Lett. 126, 117202 (2021).

    Article  ADS  Google Scholar 

  157. W. F. Brown, J. Appl. Phys. 34, 1319 (1963).

    Article  ADS  Google Scholar 

  158. S. Kanai, K. Hayakawa, H. Ohno, and S. Fukami, Phys. Rev. B 103, 094423 (2021).

    Article  ADS  Google Scholar 

  159. Y. Lv, R. P. Bloom, and J. P. Wang, IEEE Magn. Lett. 10, 1 (2019).

    Article  ADS  Google Scholar 

  160. B. R. Zink, Y. Lv, and J. P. Wang, J. Appl. Phys. 124, 152121 (2018).

    Article  ADS  Google Scholar 

  161. Y. Lv, and J.-P. Wang, in A single magnetic-tunnel-junction stochastic computing unit: Proceedings of the 2017 IEEE International Electron Devices Meeting, San Francisco, 2017.

  162. W. H. Choi, Y. Lv, J. Kim, A. Deshpande, G. Kang, J.-P. Wang, and C. H. Kim, in A magnetic tunnel junction based true random number generator with conditional perturb and real-time output probability tracking: Proceedings of the 2014 IEEE International Electron Devices Meeting, San Francisco, 2014.

  163. A. Sengupta, M. Parsa, B. Han, and K. Roy, IEEE Trans. Electron Devices 63, 2963 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  164. G. Finocchio, T. Moriyama, R. De Rose, G. Siracusano, M. Lanuzza, V. Puliafito, S. Chiappini, F. Crupi, Z. Zeng, T. Ono, and M. Carpentieri, J. Appl. Phys. 128, 033904 (2020).

    Article  ADS  Google Scholar 

  165. V. Ostwal, P. Debashis, R. Faria, Z. Chen, and J. Appenzeller, Sci. Rep. 8, 16689 (2018).

    Article  ADS  Google Scholar 

  166. N. Locatelli, A. Mizrahi, A. Accioly, R. Matsumoto, A. Fukushima, H. Kubota, S. Yuasa, V. Cros, L. G. Pereira, D. Querlioz, J. V. Kim, and J. Grollier, Phys. Rev. Appl. 2, 034009 (2014).

    Article  ADS  Google Scholar 

  167. V. Ostwal, and J. Appenzeller, IEEE Magn. Lett. 10, 1 (2019).

    Article  Google Scholar 

  168. K. Y. Camsari, S. Salahuddin, and S. Datta, IEEE Electron Device Lett. 38, 1767 (2017).

    Article  ADS  Google Scholar 

  169. R. Zand, K. Y. Camsari, S. Datta, and R. F. Demara, J. Emerg. Technol. Comput. Syst. 15, 1 (2019).

    Article  Google Scholar 

  170. D. H. Ackley, G. E. Hinton, and T. J. Sejnowski, Cogn. Sci. 9, 147 (1985).

    Google Scholar 

  171. R. Salakhutdinov, A. Mnih, and G. Hinton, in Restricted Boltzmann machines for collaborative filtering: Proceedings of the Twenty-fourth International Conference on Machine Learning (ICML 2007), New York, 2007.

  172. J. Kaiser, W. A. Borders, K. Y. Camsari, S. Fukami, H. Ohno, and S. Datta, Phys. Rev. Appl. 17, 014016 (2022).

    Article  ADS  Google Scholar 

  173. D. Heckerman, A. Mamdani, and M. P. Wellman, Commun. ACM 38, 24 (1995).

    Article  Google Scholar 

  174. R. Faria, K. Y. Camsari, and S. Datta, AIP Adv. 8, 045101 (2018).

    Article  ADS  Google Scholar 

  175. T. Albash, and D. A. Lidar, Rev. Mod. Phys. 90, 015002 (2018).

    Article  ADS  Google Scholar 

  176. R. Martonák, G. E. Santoro, and E. Tosatti, Phys. Rev. E 70, 057701 (2004).

    Article  ADS  Google Scholar 

  177. B. Sutton, K. Y. Camsari, B. Behin-Aein, and S. Datta, Sci. Rep. 7, 44370 (2017).

    Article  ADS  Google Scholar 

  178. M. A. Zidan, J. P. Strachan, and W. D. Lu, Nat. Electron. 1, 22 (2018).

    Article  Google Scholar 

  179. C. Wu, T. W. Kim, H. Y. Choi, D. B. Strukov, and J. J. Yang, Nat. Commun. 8, 752 (2017).

    Article  ADS  Google Scholar 

  180. T. Prodromakis, C. Toumazou, and L. Chua, Nat. Mater. 11, 478 (2012).

    Article  ADS  Google Scholar 

  181. S. Pi, C. Li, H. Jiang, W. Xia, H. Xin, J. J. Yang, and Q. Xia, Nat. Nanotech. 14, 35 (2019).

    Article  ADS  Google Scholar 

  182. Z. Wang, S. Joshi, S. E. Savel’ev, H. Jiang, R. Midya, P. Lin, M. Hu, N. Ge, J. P. Strachan, Z. Li, Q. Wu, M. Barnell, G. L. Li, H. L. Xin, R. S. Williams, Q. Xia, and J. J. Yang, Nat. Mater. 16, 101 (2017).

    Article  ADS  Google Scholar 

  183. M. J. Lee, C. B. Lee, D. Lee, S. R. Lee, M. Chang, J. H. Hur, Y. B. Kim, C. J. Kim, D. H. Seo, S. Seo, U. I. Chung, I. K. Yoo, and K. Kim, Nat. Mater. 10, 625 (2011).

    Article  ADS  Google Scholar 

  184. J. J. Kan, C. Park, C. Ching, J. Ahn, Y. Xie, M. Pakala, and S. H. Kang, IEEE Trans. Electron Devices 64, 3639 (2017).

    Article  ADS  Google Scholar 

  185. N. Locatelli, V. Cros, and J. Grollier, Nat. Mater. 13, 11 (2014).

    Article  ADS  Google Scholar 

  186. L. Wang, C. H. Yang, J. Wen, S. Gai, and Y. X. Peng, J. Mater. Sci-Mater. Electron. 26, 4618 (2015).

    Article  Google Scholar 

  187. P. Krzysteczko, G. Reiss, and A. Thomas, Appl. Phys. Lett. 95, 112508 (2009).

    Article  ADS  Google Scholar 

  188. P. Krzysteczko, J. Münchenberger, M. Schäfers, G. Reiss, and A. Thomas, Adv. Mater. 24, 762 (2012).

    Article  Google Scholar 

  189. M. Sharad, C. Augustine, G. Panagopoulos, and K. Roy, IEEE Trans. Nanotechnol. 11, 843 (2012).

    Article  ADS  Google Scholar 

  190. A. Sengupta, Y. Shim, and K. Roy, IEEE Trans. Biomed. Circuits Syst. 10, 1152 (2016).

    Article  Google Scholar 

  191. M. A. Bahri, and R. Sbiaa, Sci. Rep. 6, 28590 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  192. S. Lequeux, J. Sampaio, V. Cros, K. Yakushiji, A. Fukushima, R. Matsumoto, H. Kubota, S. Yuasa, and J. Grollier, Sci. Rep. 6, 31510 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  193. J. Zhou, T. Zhao, X. Shu, L. Liu, W. Lin, S. Chen, S. Shi, X. Yan, X. Liu, and J. Chen, Adv. Mater. 33, 2103672 (2021).

    Article  Google Scholar 

  194. X. Zhang, W. Cai, M. Wang, B. Pan, K. Cao, M. Guo, T. Zhang, H. Cheng, S. Li, D. Zhu, L. Wang, F. Shi, J. Du, and W. Zhao, Adv. Sci. 8, 2004645 (2021).

    Article  Google Scholar 

  195. N. Bindal, A. Kulkarni, G. Singh, and B. K. Kaushik, SPIE 11090, 169 (2019).

    Google Scholar 

  196. S. Kumar, X. Wang, J. P. Strachan, Y. Yang, and W. D. Lu, Nat. Rev. Mater. 7, 575 (2022).

    Article  ADS  Google Scholar 

  197. S. Mühlbauer, B. Binz, F. Jonietz, C. Pfleiderer, A. Rosch, A. Neubauer, R. Georgii, and P. Böni, Science 323, 915 (2009).

    Article  ADS  Google Scholar 

  198. A. Fert, N. Reyren, and V. Cros, Nat. Rev. Mater. 2, 17031 (2017).

    Article  ADS  Google Scholar 

  199. S. Li, W. Kang, Y. Huang, X. Zhang, Y. Zhou, and W. Zhao, Nanotechnology 28, 31LT01 (2017).

    Article  Google Scholar 

  200. Y. Huang, W. Kang, X. Zhang, Y. Zhou, and W. Zhao, Nanotechnology 28, 08LT02 (2017).

    Article  Google Scholar 

  201. J. Sampaio, V. Cros, S. Rohart, A. Thiaville, and A. Fert, Nat. Nanotech. 8, 839 (2013).

    Article  ADS  Google Scholar 

  202. W. Kang, Y. Huang, X. Zhang, Y. Zhou, and W. Zhao, Proc. IEEE 104, 2040 (2016).

    Article  Google Scholar 

  203. C. Hanneken, F. Otte, A. Kubetzka, B. Dupé, N. Romming, K. von Bergmann, R. Wiesendanger, and S. Heinze, Nat. Nanotech. 10, 1039 (2015).

    Article  ADS  Google Scholar 

  204. T. McGuire, and R. Potter, IEEE Trans. Magn. 11, 1018 (1975).

    Article  ADS  Google Scholar 

  205. A. Jaiswal, A. Agrawal, P. Panda, and K. Roy, arXiv: 1705.06942.

  206. P. Stoliar, J. Tranchant, B. Corraze, E. Janod, M. P. Besland, F. Tesler, M. Rozenberg, and L. Cario, Adv. Funct. Mater. 27, 1604740 (2017).

    Article  Google Scholar 

  207. R. M. Borisyuk, and G. N. Borisyuk, Biosystems 40, 3 (1997).

    Article  Google Scholar 

  208. J. J. Hopfield, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79, 2554 (1982).

    Article  ADS  MathSciNet  Google Scholar 

  209. K. M. Song, J. S. Jeong, B. Pan, X. Zhang, J. Xia, S. Cha, T. E. Park, K. Kim, S. Finizio, J. Raabe, J. Chang, Y. Zhou, W. Zhao, W. Kang, H. Ju, and S. Woo, Nat. Electron. 3, 148 (2020).

    Article  Google Scholar 

  210. X. Zhang, W. Cai, X. Zhang, Z. Wang, Z. Li, Y. Zhang, K. Cao, N. Lei, W. Kang, Y. Zhang, H. Yu, Y. Zhou, and W. Zhao, ACS Appl. Mater. Interfaces 10, 16887 (2018).

    Article  Google Scholar 

  211. B. Pan, D. Zhang, X. Zhang, H. Wang, J. Bai, J. Yang, Y. Zhang, W. Kang, and W. Zhao, IEEE J. Electron Devices Soc. 7, 529 (2019).

    Article  Google Scholar 

  212. S. Li, A. Du, Y. Wang, X. Wang, X. Zhang, H. Cheng, W. Cai, S. Lu, K. Cao, B. Pan, N. Lei, W. Kang, J. Liu, A. Fert, Z. Hou, and W. Zhao, Sci. Bull. 67, 691 (2022).

    Article  Google Scholar 

  213. X. Chen, W. Kang, D. Zhu, X. Zhang, N. Lei, Y. Zhang, Y. Zhou, and W. Zhao, Nanoscale 10, 6139 (2018).

    Article  Google Scholar 

  214. B. Pan, K. Wang, X. Chen, J. Bai, J. Yang, Y. Zhang, and W. Zhao, in SR-WTA: Skyrmion racing winner-takes-all module for spiking neural computing: Proceedings of the 2019 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), Sapporo, 2019.

  215. Z. He, and D. Fan, in A tunable magnetic skyrmion neuron cluster for energy efficient artificial neural network: Proceedings of the Design, Automation & Test in Europe Conference & Exhibition (DATE), Lausanne, 2017, pp. 350–355.

  216. M.-C. Chen, A. Sengupta, and K. Roy, IEEE Trans. Magn. 54, 1 (2018).

    Google Scholar 

  217. W. Jiang, L. Chen, K. Zhou, L. Li, Q. Fu, Y. Du, and R. H. Liu, Appl. Phys. Lett. 115, 192403 (2019).

    Article  ADS  Google Scholar 

  218. S. Luo, N. Xu, Z. Guo, Y. Zhang, J. Hong, and L. You, IEEE Electron Device Lett. 40, 635 (2019).

    Article  ADS  Google Scholar 

  219. A. Kurenkov, S. Fukami, and H. Ohno, J. Appl. Phys. 128, 010902 (2020).

    Article  ADS  Google Scholar 

  220. D. Xiong, Y. Jiang, K. Shi, A. Du, Y. Yao, Z. Guo, D. Zhu, K. Cao, S. Peng, W. Cai, D. Zhu, and W. Zhao, Fundam. Res. 2, 522 (2022).

    Article  Google Scholar 

  221. P. Wadley, B. Howells, J. Železný, C. Andrews, V. Hills, R. P. Campion, V. Novák, K. Olejník, F. Maccherozzi, S. S. Dhesi, S. Y. Martin, T. Wagner, J. Wunderlich, F. Freimuth, Y. Mokrousov, J. Kunes, J. S. Chauhan, M. J. Grzybowski, A. W. Rushforth, K. W. Edmonds, B. L. Gallagher, and T. Jungwirth, Science 351, 587 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  222. S. Y. Bodnar, L. Šmejkal, I. Turek, T. Jungwirth, O. Gomonay, J. Sinova, A. A. Sapozhnik, H. J. Elmers, M. Kläui, and M. Jourdan, Nat. Commun. 9, 348 (2018).

    Article  ADS  Google Scholar 

  223. K. Olejník, V. Schuler, X. Marti, V. Novák, Z. Kašpar, P. Wadley, R. P. Campion, K. W. Edmonds, B. L. Gallagher, J. Garces, M. Baumgartner, P. Gambardella, and T. Jungwirth, Nat. Commun. 8, 15434 (2017).

    Article  ADS  Google Scholar 

  224. X. Z. Chen, R. Zarzuela, J. Zhang, C. Song, X. F. Zhou, G. Y. Shi, F. Li, H. A. Zhou, W. J. Jiang, F. Pan, and Y. Tserkovnyak, Phys. Rev. Lett. 120, 207204 (2018).

    Article  ADS  Google Scholar 

  225. V. Tshitoyan, C. Ciccarelli, A. P. Mihai, M. Ali, A. C. Irvine, T. A. Moore, T. Jungwirth, and A. J. Ferguson, Phys. Rev. B 92, 214406 (2015).

    Article  ADS  Google Scholar 

  226. X. Chen, S. Shi, G. Shi, X. Fan, C. Song, X. Zhou, H. Bai, L. Liao, Y. Zhou, H. Zhang, A. Li, Y. Chen, X. Han, S. Jiang, Z. Zhu, H. Wu, X. Wang, D. Xue, H. Yang, and F. Pan, Nat. Mater. 20, 800 (2021).

    Article  ADS  Google Scholar 

  227. Y. W. Oh, S. H. Chris Baek, Y. M. Kim, H. Y. Lee, K. D. Lee, C. G. Yang, E. S. Park, K. S. Lee, K. W. Kim, G. Go, J. R. Jeong, B. C. Min, H. W. Lee, K. J. Lee, and B. G. Park, Nat. Nanotech. 11, 878 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  228. S. Fukami, C. Zhang, S. DuttaGupta, A. Kurenkov, and H. Ohno, Nat. Mater. 15, 535 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  229. A. van den Brink, G. Vermijs, A. Solignac, J. Koo, J. T. Kohlhepp, H. J. M. Swagten, and B. Koopmans, Nat. Commun. 7, 10854 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  230. V. Baltz, A. Manchon, M. Tsoi, T. Moriyama, T. Ono, and Y. Tser-kovnyak, Rev. Mod. Phys. 90, 015005 (2018).

    Article  ADS  Google Scholar 

  231. A. Manchon, J. Železný, I. M. Miron, T. Jungwirth, J. Sinova A. Thiaville, K. Garello, and P. Gambardella, Rev. Mod. Phys. 91, 035004 (2019).

    Article  ADS  Google Scholar 

  232. A. Kurenkov, C. Zhang, S. DuttaGupta, S. Fukami, and H. Ohno, Appl. Phys. Lett. 110, 092410 (2017).

    Article  ADS  Google Scholar 

  233. S. Nakatsuji, N. Kiyohara, and T. Higo, Nature 534, S5 (2016).

    Article  Google Scholar 

  234. W. A. Borders, H. Akima, S. Fukami, S. Moriya, S. Kurihara, Y. Horio, S. Sato, and H. Ohno, Appl. Phys. Express 10, 013007 (2017).

    Article  ADS  Google Scholar 

  235. A. Kurenkov, S. DuttaGupta, C. Zhang, S. Fukami, Y. Horio, and H. Ohno, Adv. Mater. 31, 1900636 (2019).

    Article  Google Scholar 

  236. M. Stamenova, R. Mohebbi, J. Seyed-Yazdi, I. Rungger, and S. Sanvito, Phys. Rev. B 95, 060403 (2017).

    Article  ADS  Google Scholar 

  237. L. D. Yuan, Z. Wang, J. W. Luo, and A. Zunger, Phys. Rev. Mater. 5, 014409 (2021).

    Article  Google Scholar 

  238. S. Hayami, Y. Yanagi, and H. Kusunose, J. Phys. Soc. Jpn. 88, 123702 (2019).

    Article  ADS  Google Scholar 

  239. D. F. Shao, S. H. Zhang, M. Li, C. B. Eom, and E. Y. Tsymbal, Nat. Commun. 12, 7061 (2021).

    Article  ADS  Google Scholar 

  240. L. Šmejkal, A. B. Hellenes, R. González-Hernández, J. Sinova, and T. Jungwirth, Phys. Rev. X 12, 011028 (2022).

    Google Scholar 

  241. J. Dong, X. Li, G. Gurung, M. Zhu, P. Zhang, F. Zheng, E. Y. Tsymbal, and J. Zhang, Phys. Rev. Lett. 128, 197201 (2022).

    Article  ADS  Google Scholar 

  242. L. D. Landau, and E. Lifshitz, Phys. Z. Sowjet. 8, 153 (1935).

    Google Scholar 

  243. T. L. Gilbert, Phys. Rev. 100, 1243 (1955).

    Google Scholar 

  244. A. Slavin, and V. Tiberkevich, IEEE Trans. Magn. 45, 1875 (2009).

    Article  ADS  Google Scholar 

  245. A. Jenkins, Phys. Rep. 525, 167 (2013).

    Article  ADS  MathSciNet  Google Scholar 

  246. S. M. Mohseni, S. R. Sani, J. Persson, T. N. A. Nguyen, S. Chung, Y. Pogoryelov, P. K. Muduli, E. Iacocca, A. Eklund, R. K. Dumas, S. Bonetti, A. Deac, M. A. Hoefer, and J. Åkerman, Science 339, 1295 (2013).

    Article  ADS  Google Scholar 

  247. R. H. Liu, W. L. Lim, and S. Urazhdin, Phys. Rev. Lett. 110, 147601 (2013).

    Article  ADS  Google Scholar 

  248. A. Litvinenko, V. Iurchuk, P. Sethi, S. Louis, V. Tyberkevych, J. Li, A. Jenkins, R. Ferreira, B. Dieny, A. Slavin, and U. Ebels, Nano Lett. 20, 6104 (2020).

    Article  ADS  Google Scholar 

  249. L. Liu, C. F. Pai, D. C. Ralph, and R. A. Buhrman, Phys. Rev. Lett. 109, 186602 (2012).

    Article  ADS  Google Scholar 

  250. H. X. Yang, M. Chshiev, B. Dieny, J. H. Lee, A. Manchon, and K. H. Shin, Phys. Rev. B 84, 054401 (2011).

    Article  ADS  Google Scholar 

  251. M. Tsoi, A. G. M. Jansen, J. Bass, W.-C. Chiang, V. Tsoi, and P. Wyder, Nature 406, 46 (2000).

    Article  ADS  Google Scholar 

  252. R. K. Dumas, S. R. Sani, S. M. Mohseni, E. Iacocca, Y. Pogoryelov, P. K. Muduli, S. Chung, P. Dürrenfeld, and J. Åkerman, IEEE Trans. Magn. 50, 1 (2014).

    Google Scholar 

  253. H. Maehara, H. Kubota, Y. Suzuki, T. Seki, K. Nishimura, Y. Nagamine, K. Tsunekawa, A. Fukushima, A. M. Deac, K. Ando, and S. Yuasa, Appl. Phys. Express 6, 113005 (2013).

    Article  ADS  Google Scholar 

  254. Z. Duan, A. Smith, L. Yang, B. Youngblood, J. Lindner, V. E. Demidov, S. O. Demokritov, and I. N. Krivorotov, Nat. Commun. 5, 5616 (2014).

    Article  ADS  Google Scholar 

  255. W. H. Rippard, M. R. Pufall, and S. E. Russek, Phys. Rev. B 74, 224409 (2006).

    Article  ADS  Google Scholar 

  256. K. Shi, W. Cai, S. Jiang, D. Zhu, K. Cao, Z. Guo, J. Wei, A. Du, Z. Li, Y. Huang, J. Yin, J. Akerman, and W. Zhao, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 65, 227511 (2022).

    Article  ADS  Google Scholar 

  257. W. H. Rippard, M. R. Pufall, S. Kaka, S. E. Russek, and T. J. Silva, Phys. Rev. Lett. 92, 027201 (2004).

    Article  ADS  Google Scholar 

  258. R. K. Dumas, E. Iacocca, S. Bonetti, S. R. Sani, S. M. Mohseni, A. Eklund, J. Persson, O. Heinonen, and J. Akerman, Phys. Rev. Lett. 110, 257202 (2013).

    Article  ADS  Google Scholar 

  259. H. Kubota, K. Yakushiji, A. Fukushima, S. Tamaru, M. Konoto, T. Nozaki, S. Ishibashi, T. Saruya, S. Yuasa, T. Taniguchi, H. Arai, and H. Imamura, Appl. Phys. Express 6, 103003 (2013).

    Article  ADS  Google Scholar 

  260. V. E. Demidov, S. Urazhdin, A. Zholud, A. V. Sadovnikov, and S. O. Demokritov, Appl. Phys. Lett. 105, 172410 (2014).

    Article  ADS  Google Scholar 

  261. M. Dvornik, A. A. Awad, and J. Akerman, Phys. Rev. Appl. 9, 014017 (2018).

    Article  ADS  Google Scholar 

  262. B. Dieny, I. L. Prejbeanu, K. Garello, P. Gambardella, P. Freitas, R. Lehndorff, W. Raberg, U. Ebels, S. O. Demokritov, J. Akerman, A. Deac, P. Pirro, C. Adelmann, A. Anane, A. V. Chumak, A. Hirohata, S. Mangin, S. O. Valenzuela, M. C. Onbaşli, M. d’Aquino, G. Prenat, G. Finocchio, L. Lopez-Diaz, R. Chantrell, O. Chubykalo-Fesenko, and P. Bortolotti, Nat. Electron. 3, 446 (2020).

    Article  Google Scholar 

  263. J. S. Moodera, and L. R. Kinder, J. Appl. Phys. 79, 4724 (1996).

    Article  ADS  Google Scholar 

  264. J. Torrejon, M. Riou, F. A. Araujo, S. Tsunegi, G. Khalsa, D. Querlioz, P. Bortolotti, V. Cros, K. Yakushiji, A. Fukushima, H. Kubota, S. Yuasa, M. D. Stiles, and J. Grollier, Nature 547, 428 (2017).

    Article  Google Scholar 

  265. V. S. Pribiag, I. N. Krivorotov, G. D. Fuchs, P. M. Braganca, O. Ozatay, J. C. Sankey, D. C. Ralph, and R. A. Buhrman, Nat. Phys. 3, 498 (2007).

    Article  Google Scholar 

  266. S. Tsunegi, K. Yakushiji, A. Fukushima, S. Yuasa, and H. Kubota, Appl. Phys. Lett. 109, 252402 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  267. C. Kittel, Phys. Rev. 73, 155 (1948).

    Article  ADS  Google Scholar 

  268. S. Jiang, M. Ahlberg, S. Chung, A. Houshang, R. Ferreira, P. P. Freitas, and J. Akerman, Appl. Phys. Lett. 115, 152402 (2019).

    Article  ADS  Google Scholar 

  269. S. Bonetti, V. Tiberkevich, G. Consolo, G. Finocchio, P. Muduli, F. Mancoff, A. Slavin, and J. Akerman, Phys. Rev. Lett. 105, 217204 (2010).

    Article  ADS  Google Scholar 

  270. T. Chen, R. K. Dumas, A. Eklund, P. K. Muduli, A. Houshang, A. A. Awad, P. Durrenfeld, B. G. Malm, A. Rusu, and J. Akerman, Proc. IEEE 104, 1919 (2016).

    Article  Google Scholar 

  271. M. Zahedinejad, A. A. Awad, S. Muralidhar, R. Khymyn, H. Fulara, H. Mazraati, M. Dvornik, and J. Akerman, Nat. Nanotechnol. 15, 47 (2020).

    Article  ADS  Google Scholar 

  272. M. Romera, P. Talatchian, S. Tsunegi, F. Abreu Araujo, V. Cros, P. Bortolotti, J. Trastoy, K. Yakushiji, A. Fukushima, H. Kubota, S. Yuasa, M. Ernoult, D. Vodenicarevic, T. Hirtzlin, N. Locatelli, D. Querlioz, and J. Grollier, Nature 563, 230 (2018).

    Article  ADS  Google Scholar 

  273. S. Tsunegi, T. Taniguchi, R. Lebrun, K. Yakushiji, V. Cros, J. Grollier, A. Fukushima, S. Yuasa, and H. Kubota, Sci. Rep. 8, 13475 (2018).

    Article  ADS  Google Scholar 

  274. R. Sharma, R. Mishra, T. Ngo, Y. X. Guo, S. Fukami, H. Sato, H. Ohno, and H. Yang, Nat. Commun. 12, 2924 (2021).

    Article  ADS  Google Scholar 

  275. S. Kaka, M. R. Pufall, W. H. Rippard, T. J. Silva, S. E. Russek, and J. A. Katine, Nature 437, 389 (2005).

    Article  ADS  Google Scholar 

  276. F. B. Mancoff, N. D. Rizzo, B. N. Engel, and S. Tehrani, Nature 437, 393 (2005).

    Article  ADS  Google Scholar 

  277. S. Sani, J. Persson, S. M. Mohseni, Y. Pogoryelov, P. K. Muduli, A. Eklund, G. Malm, M. Käll, A. Dmitriev, and J. Akerman, Nat. Commun. 4, 2731 (2013).

    Article  ADS  Google Scholar 

  278. A. Houshang, E. Iacocca, P. Dürrenfeld, S. R. Sani, J. Akerman, and R. K. Dumas, Nat. Nanotech. 11, 280 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  279. M. Zahedinejad, H. Fulara, R. Khymyn, A. Houshang, M. Dvornik, S. Fukami, S. Kanai, H. Ohno, and J. Akerman, Nat. Mater. 21, 81 (2022).

    Article  ADS  Google Scholar 

  280. N. Locatelli, A. Hamadeh, F. Abreu Araujo, A. D. Belanovsky, P. N. Skirdkov, R. Lebrun, V. V. Naletov, K. A. Zvezdin, M. Munoz, J. Grollier, O. Klein, V. Cros, and G. de Loubens, Sci. Rep. 5, 17039 (2015).

    Article  ADS  Google Scholar 

  281. R. Lebrun, S. Tsunegi, P. Bortolotti, H. Kubota, A. S. Jenkins, M. Romera, K. Yakushiji, A. Fukushima, J. Grollier, S. Yuasa, and V. Cros, Nat. Commun. 8, 15825 (2017).

    Article  ADS  Google Scholar 

  282. A. A. Awad, P. Dürrenfeld, A. Houshang, M. Dvornik, E. Iacocca, R. K. Dumas, and J. Akerman, Nat. Phys. 13, 292 (2017).

    Article  Google Scholar 

  283. H. Fulara, M. Zahedinejad, R. Khymyn, M. Dvornik, S. Fukami, S. Kanai, H. Ohno, and J. Akerman, Nat. Commun. 11, 4006 (2020).

    Article  ADS  Google Scholar 

  284. J. Grollier, V. Cros, and A. Fert, Phys. Rev. B 73, 060409 (2006).

    Article  ADS  Google Scholar 

  285. X. Chen, F. A. Araujo, M. Riou, J. Torrejon, D. Ravelosona, W. Kang, W. Zhao, J. Grollier, and D. Querlioz, Nat. Commun. 13, 1016 (2022).

    Article  ADS  Google Scholar 

  286. H. Sato, H. Honjo, T. Watanabe, M. Niwa, H. Koike, S. Miura, T. Saito, H. Inoue, T. Nasuno, T. Tanigawa, Y. Noguchi, T. Yoshiduka, M. Yasuhira, S. Ikeda, S.-Y. Kang, T. Kubo, K. Yamashita, Y. Yagi, R. Tamura, and T. Endoh, in 14 ns write speed 128 Mb density Embedded STT-MRAM with endurance > 1010 and 10yrs retention@ 85°C using novel low damage MTJ integration process: Proceedings of the 2019 IEEE International Electron Devices Meeting, San Francisco, 2019.

  287. T. Graf, C. Felser, and S. S. P. Parkin, Prog. Solid State Chem. 39, 1 (2011).

    Article  Google Scholar 

  288. B. Sutton, R. Faria, L. A. Ghantasala, R. Jaiswal, K. Y. Camsari, and S. Datta, IEEE Access 8, 157238 (2020).

    Article  Google Scholar 

  289. X. Zhao, L. Ji, W. Liu, S. Li, L. Liu, Y. Song, Y. Li, J. Ma, X. Sun, H. Wang, X. Zhao, and Z. Zhang, Phys. Rev. Appl. 13, 044074 (2020).

    Article  ADS  Google Scholar 

  290. Z. Luo, A. Hrabec, T. P. Dao, G. Sala, S. Finizio, J. Feng, S. Mayr, J. Raabe, P. Gambardella, and L. J. Heyderman, Nature 579, 214 (2020).

    Article  ADS  Google Scholar 

  291. H. Chen, Q. Niu, and A. H. MacDonald, Phys. Rev. Lett. 112, 017205 (2014).

    Article  ADS  Google Scholar 

  292. P. Bag, P. R. Baral, and R. Nath, Phys. Rev. B 98, 144436 (2018).

    Article  ADS  Google Scholar 

  293. X. Lin, W. Yang, K. L. Wang, and W. Zhao, Nat. Electron. 2, 274 (2019).

    Article  Google Scholar 

  294. D. Go, D. Jo, C. Kim, and H. W. Lee, Phys. Rev. Lett. 121, 086602 (2018).

    Article  ADS  Google Scholar 

  295. C. S. Davies, K. H. Prabhakara, M. D. Davydova, K. A. Zvezdin, T. B. Shapaeva, S. Wang, A. K. Zvezdin, A. Kirilyuk, T. Rasing, and A. V. Kimel, Phys. Rev. Lett. 122, 027202 (2019).

    Article  ADS  Google Scholar 

  296. J. Wei, B. Zhang, M. Hehn, W. Zhang, G. Malinowski, Y. Xu, W. Zhao, and S. Mangin, Phys. Rev. Appl. 15, 054065 (2021).

    Article  ADS  Google Scholar 

  297. L. Wang, H. Cheng, P. Li, Y. L. W. van Hees, Y. Liu, K. Cao, R. Lavrijsen, X. Lin, B. Koopmans, and W. Zhao, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 119, e2204732119 (2022).

  298. A. Fernández-Pacheco, R. Streubel, O. Fruchart, R. Hertel, P. Fischer, and R. P. Cowburn, Nat. Commun. 8, 15756 (2017).

    Article  ADS  Google Scholar 

  299. N. A. Aadit, A. Grimaldi, M. Carpentieri, L. Theogarajan, J. M. Martinis, G. Finocchio, and K. Y. Camsari, Nat. Electron. 5, 460 (2022).

    Article  Google Scholar 

  300. S. F. Edwards, and P. W. Anderson, J. Phys. F-Met. Phys. 5, 965 (1975).

    Article  ADS  Google Scholar 

  301. R. Harris, Y. Sato, A. J. Berkley, M. Reis, F. Altomare, M. H. Amin, K. Boothby, P. Bunyk, C. Deng, C. Enderud, S. Huang, E. Hoskinson, M. W. Johnson, E. Ladizinsky, N. Ladizinsky, T. Lanting, R. Li, T. Medina, R. Molavi, R. Neufeld, T. Oh, I. Pavlov, I. Perminov, G. Poulin-Lamarre, C. Rich, A. Smirnov, L. Swenson, N. Tsai, M. Volkmann, J. Whittaker, and J. Yao, Science 361, 162 (2018).

    Article  ADS  MathSciNet  Google Scholar 

  302. J. A. Kjäll, J. H. Bardarson, and F. Pollmann, Phys. Rev. Lett. 113, 107204 (2014).

    Article  ADS  Google Scholar 

  303. G. Jacucci, L. Delloye, D. Pierangeli, M. Rafayelyan, C. Conti, and S. Gigan, Phys. Rev. A 105, 033502 (2022).

    Article  ADS  Google Scholar 

  304. B. Yan, and N. A. Sinitsyn, Nat. Commun. 13, 2212 (2022).

    Article  ADS  Google Scholar 

  305. F. F. Song, and G. M. Zhang, Phys. Rev. B 105, 134516 (2022).

    Article  ADS  Google Scholar 

  306. K. P. Kalinin, and N. G. Berloff, Commun. Phys. 5, 20 (2022).

    Article  Google Scholar 

  307. A. Sebastian, S. Das, and S. Das, Adv. Mater. 34, e2107076 (2022).

    Article  Google Scholar 

Download references

Author information

Author notes

  1. These authors contributed equally to this work.

Authors and Affiliations

  1. Fert Beijing Institute, MIIT Key Laboratory of Spintronics, School of Integrated Circuit Science and Engineering, Beihang University, Beijing, 100191, China

    Wenlong Cai, Yan Huang, Xueying Zhang, Shihong Wang, Yuanhao Pan, Jialiang Yin, Kewen Shi & Weisheng Zhao

  2. Beihang-Goertek Joint Microelectronics Institute, Qingdao Research Institute, Beihang University, Qingdao, 266000, China

    Xueying Zhang, Shihong Wang, Yuanhao Pan & Weisheng Zhao

Authors
  1. Wenlong Cai
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. Yan Huang
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  3. Xueying Zhang
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  4. Shihong Wang
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  5. Yuanhao Pan
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  6. Jialiang Yin
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  7. Kewen Shi
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  8. Weisheng Zhao
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Corresponding author

Correspondence to Weisheng Zhao.

Additional information

This work was supported by the National Key Research and Development Program of China (Grant Nos. 2022YFB4400201, and 2022YFB440020), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 92164206, 62271026, and 62001014), and the Academic Excellence Foundation of BUAA for PhD Students.

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Check for updates. Verify currency and authenticity via CrossMark

Cite this article

Cai, W., Huang, Y., Zhang, X. et al. Spintronics intelligent devices. Sci. China Phys. Mech. Astron. 66, 117503 (2023). https://doi.org/10.1007/s11433-022-2012-2

Download citation

  • Received:

  • Accepted:

  • Published:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/s11433-022-2012-2

Keywords

Search

Navigation