journal article·2022-05Open access

Efficient domain wall motion in asymmetric magnetic tunnel junctions with vertical current flow

S. Liu, D.J.P. de Sousa, M. Sammon, J.P. Wang, Tony Low

Abstract

In this paper, we study the domain wall motion induced by vertical current flow in asymmetric magnetic tunnel junctions. The domain wall motion in the free layer is mainly dictated by the current-induced field-like torque acting on it. We show that as we increase the MTJ asymmetry, by considering dissimilar ferromagnetic contacts, a linear-in-voltage field-like torque behavior is accompanied by an enhancement in the domain wall displacement efficiency and a higher degree of bidirectional propagation. Our analysis is based on a combination of a quantum transport model and magnetization dynamics as described by the Landau-Lifshitz-Gilbert equation, along with comparison to the intrinsic characteristics of a benchmark in-plane current injection domain wall device.
Source: openaire · Quality: candidate unverified · Source record ↗

Research context

OpenAlex topics: Magnetic properties of thin films · Quantum and electron transport phenomena · Physics of Superconductivity and Magnetism

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

References (42)

Show source-provided references
1. Matsukura · Nat. Nanotechnol. · 2015 · 10 · 20910.1038/nnano.2015.22 ↗
2. Yang · Nature Nanotechnol. · 2015 · 10 · 22110.1038/nnano.2014.324 ↗
3. Parkin · Science · 2008 · 320 · 19010.1126/science.1145799 ↗
4. Grollier · Nat. Electron. · 2020 · 3 · 26010.1038/s41928-019-0360-9 ↗
5. Beach · J. Magn. Magn. Mater. · 2008 · 320 · 127210.1016/j.jmmm.2007.12.021 ↗
6. Yamanouchi · Nature · 2004 · 428 · 53910.1038/nature02441 ↗
7. Grollier · Appl. Phys. Lett. · 2003 · 83 · 50910.1063/1.1594841 ↗
8. Chanthbouala · Nat. Phys. · 2011 · 7 · 62610.1038/nphys1968 ↗
9. Khvalkovskiy · Phys. Rev. Lett. · 2009 · 10210.1103/PhysRevLett.102.067206 ↗
10. Boone · Phys. Rev. Lett. · 2010 · 104
11. Khvalkovskiy · Phys. Rev. B · 2013 · 8710.1103/PhysRevB.87.020402 ↗
12. Ajejas · Appl. Phys. Lett. · 2017 · 11110.1063/1.5005798 ↗
13. Siddiqui · Phys. Rev. Lett. · 2018 · 12110.1103/PhysRevLett.121.057701 ↗
14. Currivan-Incorvia · Nat. Commun. · 2016 · 7 · 310.1038/ncomms10275 ↗
15. Alamdar · Appl. Phys. Lett. · 2021 · 11810.1063/5.0038521 ↗
16. Yang · NPG Asia Mater. · 2021 · 13 · 1110.1038/s41427-021-00282-3 ↗
17. Marković · Nat. Rev. Phys. · 2020 · 2 · 49910.1038/s42254-020-0208-2 ↗
18. Lequeux · Sci. Rep. · 2016 · 6 · 3151010.1038/srep31510 ↗
19. Liu · Appl. Phys. Lett. · 2021 · 118
20. Kindiak · Phys. Rev. B · 2021 · 10310.1103/PhysRevB.103.024442 ↗
21. Tang · Phys. Rev. B · 2010 · 81
22. Tang · Phys. Rev. Lett. · 2009 · 103
23. de Sousa · Phys. Rev. B · 2020 · 101 · 8140410.1103/PhysRevB.101.081404 ↗
24. Vélez · Nat. Commun. · 2019 · 10 · 475010.1038/s41467-019-12676-7 ↗
25. Theodonis · Phys. Rev. Lett. · 2006 · 9710.1103/PhysRevLett.97.237205 ↗
26. Kalitsov · Phys. Rev. B · 2009 · 7910.1103/PhysRevB.79.174416 ↗
27. Datta · IEEE. Trans. Nanotech. · 2011 · 11 · 1536
28. Yang · Appl. Phys. Lett. · 2010 · 96
29. Kalitsov · J. Phys.: Condens. Matter · 2013 · 25
30. Kalitsov · Phys. Rev. B · 2013 · 8810.1103/PhysRevB.88.104430 ↗
31. Sun · Phys. Rev. B · 2000 · 62 · 57010.1103/PhysRevB.62.570 ↗
32. Xiao · Phys. Rev. B · 2005 · 72
33. Haney · Physc. Rev. B · 2009 · 79
34. Bruno · Phys. Rev. B · 1995 · 52 · 41110.1103/PhysRevB.52.411 ↗
35. Kalitsov · Phys. Rev. B · 2013 · 8810.1103/PhysRevB.88.104430 ↗
36. Bruno · Phys. Rev. B · 1994 · 49 · 1323110.1103/PhysRevB.49.13231 ↗
37. Yang · Appl. Phys. Lett. · 2010 · 96
38. Faure-Vincent · Phys. Rev. Lett. · 2002 · 89
39. Vansteenkiste · AIP Adv. · 2014 · 410.1063/1.4899186 ↗
40. Zhang · Phys. Rev. Lett. · 2004 · 93
41. Nikonov · J. Appl. Phys. · 2014 · 11510.1063/1.4881061 ↗
42. Nikonov · Proc. IEEE · 2013 · 101 · 249810.1109/JPROC.2013.2252317 ↗