自旋存储器疲劳、保持特性和超快写入数据集

本数据集包括疲劳特性、保持特性和超快写入三部分。对于疲劳特性测量，我们利用分子束外延设备制备了高质量的D022-Mn3Ga(3)/Pt(6)双层膜结构。我们利用紫外光刻、氩离子束刻蚀将样品加工成10×30 微米的霍尔器件，然后通过磁控溅射镀膜为霍尔器件制备Ta/Cu电极，如图1（b）所示。利用如图1（a）所示的脉冲测试系统对器件施加脉宽100 ns频率20kHz的脉冲进行了器件耐久性测试，测试结果如图1（c）和图1（d）所示。可以看到，随着脉冲电压的降低，器件寿命逐渐升高，循环寿命的对数与脉冲电压呈线性关系。根据测量到的寿命与器件电流密度的关系，和器件开关临界电流，外推得到器件的寿命为1014，这优于年度任务中要求的1012写入循环。对于保持特性测量，我们把薄膜样品切割成3×4 mm2的小片，水平或垂直放置于振动样品磁强计中，在室温下测量不同磁场下的磁化强度获取样品的饱和磁化强度和垂直磁各向异性场。计算得到样品磁各向异性能为3.1 Merg/cm3，对于直径20 nm的器件，计算得到热稳定性系数为71，优于年度任务中要求的60的稳定系数。对于超快写入测量，我们利用紫外光刻、氩离子束刻蚀将样品加工成霍尔器件，然后通过磁控溅射镀膜为霍尔器件制备电极。利用如图3（a）所示的脉冲测试系统，在100 mT面内辅助磁场下，对器件施加脉宽5 ns电压先增加后减小的脉冲进行器件翻转测试，测试结果如图1（b）所示。可以看到，当脉冲电压升高到20 V左右时器件发生翻转。霍尔电阻变化幅度超过0.01 Ω，满足年度任务中要求的阻值变化超过0.01 Ω的指标。