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Fabrication of voltage-gated spin Hall nano-oscillators

Akash Kumar, Mona Rajabali, Victor Hugo González, Mohammad Zahedinejad, Afshin Houshang, Johan Åkerman

Nanoscale· Volume 14· Issue 4

Abstract

We demonstrate an optimized fabrication process for electric field (voltage gate) controlled nano-constriction spin Hall nano-oscillators (SHNOs), achieving feature sizes of <30 nm with easy to handle ma-N 2401 e-beam lithography negative tone resist. For the nanoscopic voltage gates, we utilize a two-step tilted ion beam etching approach and through-hole encapsulation using 30 nm HfOx. The optimized tilted etching process reduces sidewalls by 75% compared to no tilting. Moreover, the HfOx encapsulation avoids any sidewall shunting and improves gate breakdown. Our experimental results on W/CoFeB/MgO/SiO2 SHNOs show significant frequency tunability (6 MHz V-1) even for moderate perpendicular magnetic anisotropy. Circular patterns with diameter of 45 nm are achieved with an aspect ratio better than 0.85 for 80% of the population. The optimized fabrication process allows incorporating a large number of individual gates to interface to SHNO arrays for unconventional computing and densely packed spintronic neural networks.
Source: europepmc · Quality: candidate unverified · Source record ↗

Research context

OpenAlex topics: Quantum and electron transport phenomena · Quantum Computing Algorithms and Architecture · Advanced Memory and Neural Computing

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

Affiliations

Applied Spintronics Group, Department of Physics, University of Gothenburg, 412 96 Gothenburg, Sweden

NanOsc AB, Stockholm, Sweden

Funding

Vetenskapsrådet · Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse

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