自旋軌道輸運系統 TTT-SOT

自旋電子學經過數十年的發展，在非易失性磁存儲方面凸顯出巨大的潛力，被視為未來存儲設備的重要方向，也被工業界廣泛重視。它能夠在縮小技術規模的同時，解決當前電子電路中功率耗散增加的問題。基于自旋電子學的結構利用電子的自旋自由度，使其具有零待機泄漏、低功耗、良好的讀寫性能、非易失性，以及與當前基于CMOS技術的電子電路易于三維集成的特點。所有這些優勢推動了在存儲單元中使用自旋電子器件的積極研究活動，也改變了未來內存中處理架構的概念。

通過對半導體兩端/三端邏輯器件進行一整套完整的電輸運測試，實現磁阻、正常霍爾，反常霍爾，諧波霍爾測試，脈沖電流驅動磁疇翻轉等。獲得待測樣品電學性能參數，例如霍爾電壓，磁阻，寫入功耗，讀取穩定性，有助于分析物理過程的機理，幫助制造商優化MRAM器件的設計和制造流程，提高其品質和性能指標。

托托科技TTT-SOT是一款自旋軌道輸運系統測量儀器，具備測量速度快、精度高、操作簡單等優點。

用途：獲取磁性材料的矯頑力、飽和磁場，自旋霍爾角、DMI有效場，快速篩查樣品，輔助調整樣品制備工藝。

應用示例

① 磁阻測試 ② 脈沖驅動磁疇翻轉測試 ③反常霍爾測試 ④ 平面霍爾測試 ⑤ 諧波霍爾測試 ⑥ Loop shift表征 DMI有效場測試

產品定位/推薦

該系統的定位是為客戶提供穩定、快捷的自旋電輸運測量設備。如需更多附加功能，例如：磁疇成像，微區測量，集成溫控設備，集成電學測量設備，集成樣品掃描成像等選項，我們建議客戶考慮 TTT-Mag-Kerr Microscope 系列產品。

測試數據

1.       磁阻測試

圖1.1 磁阻接線設置

2. 脈沖驅動磁疇翻轉測試

圖2.1 （a）脈沖驅動磁疇翻轉示意圖；（b）電流驅動磁疇翻轉測量反常霍爾回線；（c）掃描寫入脈沖/Write pulse，用讀取脈沖/Read pulse來采集霍爾電壓，降低熱效應；（d）設備裝置示意圖，器件和水平磁場的夾角為0；

圖2.2 脈沖驅動磁疇翻轉反常霍爾接線設置；

圖2.3 脈沖驅動磁疇翻轉測試數據

2.       反常霍爾測試

圖3.1 （a）器件結構（b）反常霍爾曲線（c）反常霍爾設備測試設置

圖3.2 反常霍爾接線設置

圖3.3 面外樣品測試數據

圖3.4 面內樣品測試數據

3.       平面霍爾測試

圖4.1（a）器件結構；（b）平面霍爾隨外磁場強度變化曲線；（c）平面霍爾設備測試設置；

圖4.2 平面霍爾接線設置

圖4.3 平面霍爾測試數據

5.       諧波霍爾測試

A.小場諧波霍爾測試

圖5.1 （a）Longitudinal scheme/縱向測量，transverse scheme/橫向測量；（b）縱向/橫向，一階和二階諧波霍爾測量數據；（c）設備裝置示意圖；

圖5.2 諧波霍爾測試接線圖

 B.大場諧波霍爾測試

圖5.3（a）Longitudinal scheme/縱向測量，一階和二階測量諧波霍爾測量數據； （b）transverse scheme/橫向測量，一階和二階諧波霍爾測量數據；（c）設備裝置示意圖，器件和水平磁場的夾角為4°；

圖5.4 一次諧波霍爾測試數據

圖5.5 二次諧波霍爾測試數據

C.       面內轉角諧波霍爾測試

圖5.6 （a）面內轉角測量SOT諧波霍爾信號示意圖；（b）一階和二階諧波霍爾測量數據；（c）設備裝置示意圖；

圖5.7 一次面內轉角諧波霍爾測試數據

圖5.8 二次面內轉角諧波霍爾測試數據

6. Loop shift 表征 DMI 有效場測試

圖6.1 （a） Loop shift表征DMI有效場示意圖；（b）水平磁場下，正負直流電流下反常霍爾回線；（c）反常霍爾回線偏置隨電流密度的變化曲線；（d） 偏置場隨水平磁場變化曲線，得SOT有效場和DMI有效場；（e）反向水平輔助磁場對SOT有效場方向的調控；（f）正向水平水平輔助磁場對SOT有效場方向的調控；（g）設備裝置示意圖，器件和水平磁場的夾角為0，X軸磁鐵提供水平方向磁場，Y軸磁鐵提供樣品法線方向的掃描磁場；