Time and spatial evolution of spin–orbit torque-induced magnetization switching in W/CoFeB/MgO structures with various sizes

材料科学 切换时间 磁化 凝聚态物理 脉搏(音乐) 扭矩 成核 磁滞 电流(流体) 自旋(空气动力学) 电压 光电子学 物理 磁场 热力学 量子力学
作者
Chaoliang Zhang,Shunsuke Fukami,Samik DuttaGupta,H. Sato,Hideo Ohno
出处
期刊:Japanese Journal of Applied Physics [Institute of Physics]
卷期号:57 (4S): 04FN02-04FN02 被引量:16
标识
DOI:10.7567/jjap.57.04fn02
摘要

We study spin–orbit torque (SOT) switching in W/CoFeB/MgO structures with various dot sizes (120–3500 nm) using pulsed current of various widths τ (800 ps–100 ms) to examine the time and spatial evolution of magnetization switching. We show that the switching behavior and the resultant threshold switching current density Jth strongly depend on device size and pulse width. The switching mode in a 3500 nm dot device changes from probabilistic switching to reproducible partial switching as τ decreases. At τ = 800 ps, Jth becomes more than 3 times larger than that in the long-pulse regime. A decrease in dot size to 700 nm does not significantly change the switching characteristics, suggesting that domain-wall propagation among the nucleated multiple domains governs switching. In contrast, devices with further reduced size (120 nm) show normal full switching with increasing probability with current and insignificant dependence of Jth on τ, indicating that nucleation governs switching.
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