We investigate current-induced magnetization switching for a multilayer structure that allows a reduced switching current while maintaining high thermal stability of the magnetization. The structure consists of a perpendicular polarizer, a perpendicular free-layer, and an additional free-layer having in-plane magnetization. When the current runs perpendicular to the structure, the in-plane free-layer undergoes a precession and supplies an internal rf field to the perpendicular free-layer, resulting in a reduced switching current for one current polarity. For the other polarity, the in-plane free-layer almost saturates perpendicular to the plane and acts as another perpendicular polarizer, which also reduces the switching current.

2.
S.
Ikeda
,
J.
Hayakawa
,
Y. M.
Lee
,
F.
Matsukura
,
Y.
Ohno
,
T.
Hanyu
, and
H.
Ohno
,
IEEE Trans. Electron Devices
54
,
991
(
2007
).
3.
Z.
Diao
,
A.
Panchula
,
Y.
Ding
,
M.
Pakala
,
S.
Wang
,
Z.
Li
,
D.
Apalkov
,
H.
Nagai
,
A.
Driskill-Smith
,
L.-C.
Wang
,
E.
Chen
, and
Y.
Huai
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
132508
(
2007
).
4.
S.
Lai
,
Tech. Dig. - Int. Electron Devices Meet.
2003
,
255
.
5.
A.
Beck
,
J. G.
Bednorz
,
C.
Gerber
,
C.
Rossel
, and
D.
Widmer
,
Appl. Phys. Lett.
77
,
139
(
2000
).
6.
S.-J.
Choi
,
G.-B.
Kim
,
K.
Lee
,
K.-H.
Kim
,
W.-Y.
Yang
,
S.
Cho
,
H.-J.
Bae
,
D.-S.
Seo
,
S.-I.
Kim
, and
K.-J.
Lee
,
Appl. Phys. A
102
,
1019
(
2011
).
7.
S.-J.
Choi
,
G.-S.
Park
,
K.-H.
Kim
,
S.
Cho
,
W.-Y.
Yang
,
X.-S.
Li
,
J.-H.
Moon
,
K.-J.
Lee
, and
K.
Kim
,
Adv. Mater.
23
,
3272
(
2011
).
8.
J. C.
Slonczewski
,
J. Magn. Magn. Mater.
159
,
L1
(
1996
).
9.
10.
J. A.
Katine
,
F. J.
Albert
,
R. A.
Buhrman
,
E. B.
Myers
, and
D. C.
Ralph
,
Phys. Rev. Lett.
84
,
3149
(
2000
).
11.
J.
Grollier
,
V.
Cros
,
A.
Hamzic
,
J. M.
George
,
H.
Jaffres
,
A.
Fert
,
G.
Faini
,
J. B.
Youssef
, and
H.
Legall
,
Appl. Phys. Lett.
78
,
3663
(
2001
).
12.
M. D.
Stiles
and
A.
Zangwill
,
Phys. Rev. B
66
,
014407
(
2002
).
13.
Y.
Tserkovnyak
,
A.
Brataas
, and
G. E. W.
Bauer
,
Phys. Rev. Lett.
88
,
117601
(
2002
).
14.
S.
Zhang
,
P. M.
Levy
, and
A.
Fert
,
Phys. Rev. Lett.
88
,
236601
(
2002
).
15.
S.
Urazhdin
,
N. O.
Birge
,
W. P.
Pratt
, Jr.
, and
J.
Bass
,
Phys. Rev. Lett.
91
,
146803
(
2003
).
16.
K. J.
Lee
,
Y.
Liu
,
A.
Deac
,
M.
Li
,
J. W.
Chang
,
S.
Liao
,
K.
Ju
,
O.
Redon
,
J. P.
Nozières
, and
B.
Dieny
,
J. Appl. Phys.
95
,
7423
(
2004
).
17.
D. C.
Ralph
and
M. D.
Stiles
,
J. Magn. Magn. Mater.
320
,
1190
(
2008
).
18.
J. Z.
Sun
and
D. C.
Ralph
,
J. Magn. Magn. Mater.
320
,
1227
(
2008
).
19.
H.
Kubota
,
A.
Fukushima
,
K.
Yakushiji
,
T.
Nagahama
,
S.
Yuasa
,
K.
Ando
,
H.
Maehara
,
Y.
Nagamine
,
K.
Tsunekawa
,
D. D.
Djayaprawira
,
N.
Watanabe
, and
Y.
Suzuki
,
Nat. Phys.
4
,
37
(
2008
).
20.
J. C.
Sankey
,
Y.-T.
Cui
,
J. Z.
Sun
,
J. C.
Slonczewski
,
R. A.
Buhrman
, and
D. C.
Ralph
,
Nat. Phys.
4
,
67
(
2008
).
21.
S.-C.
Oh
,
S.-Y.
Park
,
A.
Manchon
,
M.
Chshiev
,
J.-H.
Han
,
H.-W.
Lee
,
J.-E.
Lee
,
K.-T.
Nam
,
Y.
Jo
,
Y.-C.
Kong
,
B.
Dieny
, and
K.-J.
Lee
,
Nat. Phys.
5
,
898
(
2009
).
22.
O. G.
Heinonen
,
S. W.
Stokes
, and
J. Y.
Yi
,
Phys. Rev. Lett.
105
,
066602
(
2010
).
23.
C.
Wang
,
Y.-T.
Cui
,
J. A.
Katine
,
R. A.
Buhrman
, and
D. C.
Ralph
,
Nat. Phys.
7
,
496
(
2011
).
24.
S.-Y.
Park
,
Y.
Jo
, and
K.-J.
Lee
,
Phys. Rev. B
84
,
214417
(
2011
).
25.
S.
Mangin
,
D.
Ravelosona
,
J. A.
Katine
,
M. J.
Carey
,
B. D.
Terris
, and
E. E.
Fullerton
,
Nature Mater.
5
,
210
(
2006
).
26.
S.
Ikeda
,
K.
Miura
,
H.
Yamamoto
,
K.
Mizunuma
,
H. D.
Gan
,
M.
Endo
,
S.
Kanai
,
J.
Hayakawa
,
F.
Matsukura
, and
H.
Ohno
,
Nature Mater.
9
,
721
(
2010
).
27.
D.
Bedau
,
H.
Liu
,
J. Z.
Sun
,
J. A.
Katine
,
E. E.
Fullerton
,
S.
Mangin
, and
A. D.
Kent
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
262502
(
2010
).
28.
W.-Y.
Kim
and
K.-J.
Lee
,
J. Kor. Magn. Soc.
21
,
48
(
2011
).
29.
Y.
Zhou
,
C. L.
Zha
,
S.
Bonetti
,
J.
Persson
, and
J.
Akerman
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
262508
(
2008
).
30.
W. H.
Rippard
,
A. M.
Deac
,
M. R.
Pufall
,
J. M.
Shaw
,
M. W.
Keller
,
S. E.
Russek
,
G. E. W.
Bauer
, and
C.
Serpico
,
Phys. Rev. B
81
,
014426
(
2010
).
31.
K. J.
Lee
,
O.
Redon
, and
B.
Dieny
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
022505
(
2005
).
32.
D.
Houssameddine
,
U.
Ebels
,
B.
Delaët
,
B.
Rodmacq
,
I.
Firastrau
,
F.
Ponthenier
,
M.
Brunet
,
C.
Thirion
,
J.-P.
Michel
,
L.
Prejbeanu-Buda
,
M.-C.
Cyrille
,
O.
Redon
, and
B.
Dieny
,
Nature Mater.
6
,
447
(
2007
).
33.
A. D.
Kent
,
B.
Özyilmaz
, and
E.
del Barco
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
3897
(
2004
).
34.
O. J.
Lee
,
D. C.
Ralph
, and
R. A.
Buhrman
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
102507
(
2011
).
35.
Y.-T.
Cui
,
J. C.
Sankey
,
C.
Wang
,
K. V.
Thadani
,
Z.-P.
Li
,
R. A.
Buhrman
, and
D. C.
Ralph
,
Phys. Rev. B
77
,
214440
(
2008
).
36.
S. H.
Florez
,
J. A.
Katin
,
M.
Carey
,
L.
Folks
,
O.
Ozatay
, and
B. D.
Terris
,
Phys. Rev. B
78
,
184403
(
2008
).
37.
M.
Carpentieri
,
G.
Finocchio
,
B.
Azzerboni
, and
L.
Torres
,
Phys. Rev. B
82
,
094434
(
2010
).
38.
Z. Z.
Sun
and
X. R.
Wang
,
Phys. Rev. B
74
,
132401
(
2006
).
39.
J.-G.
Zhu
,
X.
Zhu
, and
Y.
Tang
,
IEEE Trans. Magn.
44
,
125
(
2008
).
40.
L.
Berger
,
J. Appl. Phys.
93
,
7693
(
2003
).
You do not currently have access to this content.