随着自旋电子学的出现和发展,人们对与可按比例缩小器件尺寸,能实现低功耗的运算技术有着愈发强烈的需求。其中自旋逻辑器件具有可实现非易失性存储,器件尺寸小,实现磁化翻转耗能较低等特点,基于这些优势,研究人员正在对自旋逻辑器件进行更加广泛的探索。自旋多数门器件作为一个可以实现常关计算的非易失逻辑电路,成为了超越CMOS 器件中一个非常具有发展空间的选择。
然而,基于现有的器件结构,自旋多数门中所存在的缺失可互联性,非互易性和复杂的逆变器拓扑逻辑等重要问题还有待解决。
在这里,我们提出一种新型的,基于自旋转移矩效应的可互联磁多数门逻辑器件的构想。在一个简单的逻辑单元中,“与”,“或”等逻辑功能可以被实现,其操作具有极强的稳定性和易实现性。除此之外,在前一单元输出端和后一单元输入端之间设置具有较长自旋扩散长度的非铁磁金属线,该金属线中自旋流的注入使得这两个逻辑单元之间的信息传递得以实现。在这个基础上,该器件的可互联性和非互易性得以保证,因此可进一步设计多深度的逻辑电路。
基于以上所有的优点,我们所提出的自旋逻辑器件可以用于设计具有全套复杂逻辑功能的电路,包括异或、同或、缓冲器、反相器、全加器等。可互联自旋多数门器件为利用全自旋逻辑的,更复杂逻辑电路电路铺垫了道路。