通过电场改变磁各向异性有助于通过自旋

我们证明了可以在MTJ叠层内设计由自由层（FL）的3nm金属间隔物隔开的10nm厚的面内磁化偏置层（BL），以提供50mT偏置磁场用于切换。通过宏引脚仿真，开关电源设计我们发现在1.6V电压下可以实现0.38的切换， 。此外，我们研究了切换概率的相图，表明获得了0.15ns的脉冲持续时间裕度，并且低压操作（~1V）有所帮助。最后，考虑MTJ可扩展性，并且发现在基于进动的VCMA切换的能量消耗和切换时间方面，按比例缩小可能不具吸引力。为了减少工作电流这将随后减小两者的能量消耗和驱动晶体管的大小，磁各向异性的电压控制（VCMA）已经颁布作为替代的STT 。VCMA效应有几种可能的物理起源。其中，氧化还原反应和电迁移可以导致VCMA效率为1000fJ-V -1 -m -1  。然而，低反应速度使得它对于存储器应用是不可行的。因此，为了设计存储器单元，VCMA效应的最可能机制是电场调制界面处的电荷占有率。通过电场改变磁各向异性有助于通过自旋 - 轨道相互作用改变3d轨道占据。由于基于VCMA的器件依赖于电压而不是电流来写入，因此通过设计具有很大电阻的MTJ，可以大大减小这种情况下的电流。