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基于自旋軌道矩（Spin-orbit torque）效應的第三代自旋芯片有望突破傳統半導體芯片速度和功耗面臨的物理極限，已成為國際半導體企業布局的重要技術路線。采用垂直磁化比特的第三代自旋芯片有望實現更高的熱穩定性和數據保持時間。近日，中國科學院半導體研究所提出通過合金化大幅提高垂直自旋產生效率的新方法。團隊采用輕金屬Cu重摻雜自旋霍爾金屬Pt形成合金Pt0.5Cu0.5，實現了垂直自旋扭矩5倍以上的增強效應，也完成了基于4吋熱氧化硅晶圓、高垂直各向異性FeCoB器件陣列在超低電流密度下（1.8×107A/cm2）100%翻轉比例的全電寫入，電流密度為迄今公開報道的所有兼容CMOS集成的全電寫入方案中的最低值。相關研究成果發表在《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術部等的支持。論文鏈接（a）垂直各向異性FeCoB器件結構；（b）零磁場下實現“0”和“1”狀態的100%全電翻轉；（c）晶圓級均一自旋軌道矩器件陣列及其功耗和翻轉比例。