We demonstrate the effect of shape deformation in spin-orbit torque magnetic random access memory (SOT-MRAM) based on micromagnetic simulation by generating 1000 randomly deformed samples using the exponentially decaying autocorrelation function. The conventional in-plane magnetic field-assisted SOT write scheme and the recently proposed spin-transfer torque-spin-orbit torque (STT-SOT) write scheme were simulated and compared with the effect of the Gilbert damping constant ($\alpha$) considered in the presence and the absence of the Dzyaloshinskii-Moriya interaction (DMI) and stray field. We found that shape deformation of the MTJ can result in write failure or degradation of the switching time. To compensate the device-to-device performance variation induced by the shape deformation, the condition of high alpha and the presence of the DMI is desired for the magnetic field-assisted write scheme. The STT-SOT write scheme shows slight improvement in the switching performance for the larger alpha and shows write failure when the stray field is present while it retains 100% switching probability even with small alpha regardless of the DMI.
이 논문에서는 지수적 감쇠 자기상관 모형을 통해 생성된 1000 개의 모형을 이용해 마이크로마그네틱 (micromagnetic) 전산모사로 MTJ 의 구조 변형에 따른 SOT-MRAM 에서의 switching 특성 변화에 대한 연구를 진행하였다. 일반적인 자기장을 이용한 SOT 쓰기 방식과 최근에 제안된 STT-SOT 쓰기 방식을 길버트 감쇠 상수 (Gilbert damping constant) alpha 에 따른 특성 변화를 연구하였으며 Dzyaloshinskii-Moriya interaction (DMI) 와 stray field 의 존재 여부에 의한 영향을 연구하였다. 연구결과 MTJ의 구조변형은 쓰기 실패 혹은 전환시간의 저하의 원인이 될 수 있다는 것을 밝혀내었다. 일반적인 자기장을 이용한 SOT 쓰기 방식의 경우 구조변형에 따른 소자간 특성 변화를 최소화 하기 위해서 높은 $\alpha$ 와 DMI 가 존재하는 것이 선호되었다. STT-SOT 쓰기 방식의 경우 높은 alpha 에서 보다 작은 성능 향상을 보였으며 stray field 하에서 쓰기 실패 가능성을 보였으나 작은 alpha 와 DMI 존재 여부와 상관없이 100% 전환 확률을 보였다.
