题目：自旋轨道矩磁存储器研究与大规模集成

报告人：蔡凯明，华中科技大学

时间：2023-10-23 16:00

地点：理科楼C302

摘要：在自旋电子学领域，基于自旋的磁性随机存储器（MRAM）具备高速、低功耗和非易失性等优势，有望成为突破集成电路“后摩尔时代”瓶颈的解决方案之一。目前，第二代基于自旋转移矩（spin-transfer torque，STT）的磁性存储器STT-MRAM已经实现全面商业化量产，开始在嵌入式系统中投入使用，以提升数据存储和计算速度。同时，新一代自旋轨道矩（spin-orbit torque，SOT）磁性存储器表现出更佳性能，有望替代传统SRAM，成为下一代存储器的解决方案，也是当前学术界和工业界共同追逐的焦点。在过去十余年，从SOT效应发现到SOT-MRAM器件初步集成，研究人员提出了多种自旋轨道矩器件设计方案，分别优化器件效率和材料结构等，并展示了优越的操作速度、使用寿命等。然而，截至目前尚未获得有效的解决方案，以全面满足工业生产的性能指标，如CMOS兼容性、性能可靠性、生产成本等诸多限制因素。此次报告，根据SOT-MRAM工业研究中几个亟需解决的困难，结合学术研究，分别介绍从改进自由层BEOL兼容性, 降低写入电流和提升集成密度的器件设计以及无外加磁场翻转的方案等阶段性结果。

报告人简介：蔡凯明，华中科技大学教授、博士生导师。2011年于华中科技大学取得学士学位，2017年于中国科学院半导体研究所取得博士学位，2017年至2020年在新加坡国立大学从事博士后研究，2021年至2023年6月在比利时欧洲微电子中心（IMEC）任永久职位高级研究员，负责SOT-MRAM器件研究与集成。2023年6月，入职华中科技大学物理学院，继续从事自旋电子学器件物理研究。十余年专注于磁存储器研究，具备丰富的基础研究和工业研发经验，解决基础科学向工业生产中的诸多难题，取得一系列国际影响力的创新性成果。近年来，在学术期刊和会议发表论文40余篇。其中，以第一作者或通讯作者论文包括Nature Electronics、Nature Materials、IEEE VLSI、IEEE IEDM、Nano Letters、Advanced Materials等，以主要合作者在Science、Nature Nanotechnology、Nature Electronics、Nature Communications、Science Advances、Physical Review Letters等期刊发表文章30余篇，并申请了专利8项。截至目前，研究成果引用2300余次。曾获“中国科学院院长奖”、“王守武奖学金”、“半导体所所长奖学金”，“华中科技大学优秀毕业生” 等奖项。