Spintronics, that is, the utilization of electron spin to enrich the functionality of microelectronics, has led to the inception of numerous novel devices, particularly magnetic random-access memory (MRAM). Over the last decade, significant effort has been devoted to magnetization manipulation using spin-orbit torque (SOT), which shows great promise for ultrafast and energy-efficient MRAM. In this Perspective, we summarize the latest progress in the study of SOT and highlight some of the technical challenges facing the development of practical SOT devices. After introducing the basic concepts of SOT and its relevance for magnetization switching, we will focus on several methods to realize deterministic SOT switching in the absence of an external field, which is a requirement for practical SOT devices. Additionally, we summarize the materials used in SOT devices. The final section is devoted to the most important recent advances in the application of SOT devices, including SOT-MRAM, spin logic, spin Hall nano-oscillators, and neuromorphic devices.
REFERENCES
1.
M. N.
Baibich
,
J. M.
Broto
,
A.
Fert
,
F. N.
Van Dau
,
F.
Petroff
,
P.
Etienne
,
G.
Creuzet
,
A.
Friederich
, and
J.
Chazelas
, Phys. Rev. Lett.
61
, 2472
–2475
(1988
).2.
G.
Binasch
,
P.
Grünberg
,
F.
Saurenbach
, and
W.
Zinn
, Phys. Rev. B
39
, 4828
–4830
(1989
).3.
T.
Miyazaki
and
N.
Tezuka
, J. Magn. Magn. Mater.
139
, L231
–L234
(1995
).4.
J. S.
Moodera
,
L. R.
Kinder
,
T. M.
Wong
, and
R.
Meservey
, Phys. Rev. Lett.
74
, 3273
–3276
(1995
).5.
J. C.
Slonczewski
, J. Magn. Magn. Mater.
159
, L1
–L7
(1996
).6.
L.
Berger
, Phys. Rev. B
54
, 9353
–9358
(1996
).7.
M.
Tsoi
,
A. G. M.
Jansen
,
J.
Bass
,
W. C.
Chiang
,
M.
Seck
,
V.
Tsoi
, and
P.
Wyder
, Phys. Rev. Lett.
80
, 4281
–4284
(1998
).8.
E. B.
Myers
,
D. C.
Ralph
,
J. A.
Katine
,
R. N.
Louie
, and
R. A.
Buhrman
, Science
285
, 867
(1999
).9.
J. A.
Katine
,
F. J.
Albert
,
R. A.
Buhrman
,
E. B.
Myers
, and
D. C.
Ralph
, Phys. Rev. Lett.
84
, 3149
–3152
(2000
).10.
J.
Grollier
,
V.
Cros
,
A.
Hamzic
,
J. M.
George
,
H.
Jaffrès
,
A.
Fert
,
G.
Faini
,
J.
Ben Youssef
, and
H.
Legall
, Appl. Phys. Lett.
78
, 3663
–3665
(2001
).11.
S.
Ikeda
,
K.
Miura
,
H.
Yamamoto
,
K.
Mizunuma
,
H. D.
Gan
,
M.
Endo
,
S.
Kanai
,
J.
Hayakawa
,
F.
Matsukura
, and
H.
Ohno
, Nat. Mater.
9
, 721
–724
(2010
).12.
W. X.
Wang
,
Y.
Yang
,
H.
Naganuma
,
Y.
Ando
,
R. C.
Yu
, and
X. F.
Han
, Appl. Phys. Lett.
99
, 012502
(2011
).13.
M.
Durlam
,
B.
Craigo
,
M.
DeHerrera
,
B. N.
Engel
,
G.
Grynkewich
,
B.
Huang
,
J.
Janesky
,
M.
Martin
,
B.
Martino
,
J.
Salter
,
J. M.
Slaughter
,
L.
Wise
, and
S.
Tehrani
, “
Toggle MRAM: A highly-reliable non-volatile memory
,” in 2007 International Symposium on VLSI Technology, Systems and Applications (VLSI-TSA)
(2007
), pp. 1
–2
.14.
Y.
Huai
, “
Spin-transfer torque MRAM (STT-MRAM): Challenges and prospects
,” AAPPS Bull.
18
, 633
(2008
).15.
Y.
Huai
,
F.
Albert
,
P.
Nguyen
,
M.
Pakala
, and
T.
Valet
, Appl. Phys. Lett.
84
, 3118
–3120
(2004
).16.
Y.
Liu
,
Z.
Zhang
,
P. P.
Freitas
, and
J. L.
Martins
, Appl. Phys. Lett.
82
, 2871
–2873
(2003
).17.
Z. C.
Wen
,
H. X.
Wei
, and
X. F.
Han
, Appl. Phys. Lett.
91
, 122511
(2007
).18.
X. F.
Han
,
Z. C.
Wen
, and
H. X.
Wei
, J. Appl. Phys.
103
, 07E933
(2008
).19.
X. F.
Han
,
Z. C.
Wen
,
Y.
Wang
,
H. F.
Liu
,
H. X.
Wei
, and
D. P.
Liu
, IEEE Trans. Magn.
47
, 2957
–2961
(2011
).20.
S.
Aggarwal
,
H.
Almasi
,
M.
DeHerrera
,
B.
Hughes
,
S.
Ikegawa
,
J.
Janesky
,
H. K.
Lee
,
H.
Lu
,
F. B.
Mancoff
,
K.
Nagel
,
G.
Shimon
,
J. J.
Sun
,
T.
Andre
, and
S. M.
Alam
, “
Demonstration of a reliable 1 Gb standalone spin-transfer torque MRAM for industrial applications
,” in 2019 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM)
(2019
), pp. 2.1.1
–2.1.4
.21.
M.
Natsui
,
A.
Tamakoshi
,
H.
Honjo
,
T.
Watanabe
,
T.
Nasuno
,
C.
Zhang
,
T.
Tanigawa
,
H.
Inoue
,
M.
Niwa
,
T.
Yoshiduka
,
Y.
Noguchi
,
M.
Yasuhira
,
Y.
Ma
,
H.
Shen
,
S.
Fukami
,
H.
Sato
,
S.
Ikeda
,
H.
Ohno
,
T.
Endoh
, and
T.
Hanyu
, “
Dual-port field-free SOT-MRAM achieving 90-MHz read and 60-MHz write operations under 55-nm CMOS technology and 1.2-V supply voltage
,” in 2020 IEEE Symposium on VLSI Circuits
(2020
), pp. 1
–2
.22.
23.
J. E.
Hirsch
, Phys. Rev. Lett.
83
, 1834
–1837
(1999
).24.
S.
Zhang
, Phys. Rev. Lett.
85
, 393
–396
(2000
).25.
Y. K.
Kato
,
R. C.
Myers
,
A. C.
Gossard
, and
D. D.
Awschalom
, Science
306
, 1910
(2004
).26.
S. O.
Valenzuela
and
M.
Tinkham
, Nature
442
, 176
–179
(2006
).27.
T.
Kimura
,
Y.
Otani
,
T.
Sato
,
S.
Takahashi
, and
S.
Maekawa
, Phys. Rev. Lett.
98
, 156601
(2007
).28.
A.
Chernyshov
,
M.
Overby
,
X.
Liu
,
J. K.
Furdyna
,
Y.
Lyanda-Geller
, and
L. P.
Rokhinson
, Nat. Phys.
5
, 656
–659
(2009
).29.
E.
Saitoh
,
M.
Ueda
,
H.
Miyajima
, and
G.
Tatara
, Appl. Phys. Lett.
88
, 182509
(2006
).30.
G.
Dresselhaus
, Phys. Rev.
100
, 580
–586
(1955
).31.
V. M.
Edelstein
, Solid State Commun.
73
, 233
–235
(1990
).32.
I.
Mihai Miron
,
G.
Gaudin
,
S.
Auffret
,
B.
Rodmacq
,
A.
Schuhl
,
S.
Pizzini
,
J.
Vogel
, and
P.
Gambardella
, Nat. Mater.
9
, 230
–234
(2010
).33.
I. M.
Miron
,
T.
Moore
,
H.
Szambolics
,
L. D.
Buda-Prejbeanu
,
S.
Auffret
,
B.
Rodmacq
,
S.
Pizzini
,
J.
Vogel
,
M.
Bonfim
,
A.
Schuhl
, and
G.
Gaudin
, Nat. Mater.
10
, 419
–423
(2011
).34.
H.
Nakayama
,
Y.
Kanno
,
H. Y.
An
,
T.
Tashiro
,
S.
Haku
,
A.
Nomura
, and
K.
Ando
, Phys. Rev. Lett.
117
, 116602
(2016
).35.
A.
Manchon
,
J.
Zelezný
,
I. M.
Miron
,
T.
Jungwirth
,
J.
Sinova
,
A.
Thiaville
,
K.
Garello
, and
P.
Gambardella
, Rev. Mod. Phys.
91
, 035004
(2019
).36.
M.
Jiang
,
H.
Asahara
,
S.
Sato
,
T.
Kanaki
,
H.
Yamasaki
,
S.
Ohya
, and
M.
Tanaka
, Nat. Commun.
10
, 2590
(2019
).37.
I. M.
Miron
,
K.
Garello
,
G.
Gaudin
,
P.-J.
Zermatten
,
M. V.
Costache
,
S.
Auffret
,
S.
Bandiera
,
B.
Rodmacq
,
A.
Schuhl
, and
P.
Gambardella
, Nature
476
, 189
–193
(2011
).38.
L. Q.
Liu
,
O. J.
Lee
,
T. J.
Gudmundsen
,
D. C.
Ralph
, and
R. A.
Buhrman
, Phys. Rev. Lett.
109
, 096602
(2012
).39.
C. O.
Avci
,
K.
Garello
,
C.
Nistor
,
S.
Godey
,
B.
Ballesteros
,
A.
Mugarza
,
A.
Barla
,
M.
Valvidares
,
E.
Pellegrin
,
A.
Ghosh
,
I. M.
Miron
,
O.
Boulle
,
S.
Auffret
,
G.
Gaudin
, and
P.
Gambardella
, Phys. Rev. B
89
, 214419
(2014
).40.
J.
Kim
,
J.
Sinha
,
M.
Hayashi
,
M.
Yamanouchi
,
S.
Fukami
,
T.
Suzuki
,
S.
Mitani
, and
H.
Ohno
, Nat. Mater.
12
, 240
–245
(2013
).41.
M.
Hayashi
,
J.
Kim
,
M.
Yamanouchi
, and
H.
Ohno
, Phys. Rev. B
89
, 144425
(2014
).42.
C. O.
Avci
,
K.
Garello
,
M.
Gabureac
,
A.
Ghosh
,
A.
Fuhrer
,
S. F.
Alvarado
, and
P.
Gambardella
, Phys. Rev. B
90
, 224427
(2014
).43.
L.
Liu
,
T.
Moriyama
,
D. C.
Ralph
, and
R. A.
Buhrman
, Phys. Rev. Lett.
106
, 036601
(2011
).44.
C.
He
,
A.
Navabi
,
Q.
Shao
,
G.
Yu
,
D.
Wu
,
W.
Zhu
,
C.
Zheng
,
X.
Li
,
Q. L.
He
,
S. A.
Razavi
,
K. L.
Wong
,
Z.
Zhang
,
P. K.
Amiri
, and
K. L.
Wang
, Appl. Phys. Lett.
109
, 202404
(2016
).45.
C.
He
,
G.
Yu
,
C.
Grezes
,
J.
Feng
,
Z.
Zhao
,
S. A.
Razavi
,
Q.
Shao
,
A.
Navabi
,
X.
Li
,
Q. L.
He
,
M.
Li
,
J.
Zhang
,
K. L.
Wong
,
D.
Wei
,
G.
Zhang
,
X.
Han
,
P. K.
Amiri
, and
K. L.
Wang
, Phys. Rev. Appl.
10
, 034067
(2018
).46.
J.
Wei
,
C.
He
,
X.
Wang
,
H.
Xu
,
Y.
Liu
,
Y.
Guang
,
C.
Wan
,
J.
Feng
,
G.
Yu
, and
X.
Han
, Phys. Rev. Appl.
13
, 034041
(2020
).47.
X.
Fan
,
H.
Celik
,
J.
Wu
,
C.
Ni
,
K.-J.
Lee
,
V. O.
Lorenz
, and
J. Q.
Xiao
, Nat. Commun.
5
, 3042
(2014
).48.
A. M.
Humphries
,
T.
Wang
,
E. R. J.
Edwards
,
S. R.
Allen
,
J. M.
Shaw
,
H. T.
Nembach
,
J. Q.
Xiao
,
T. J.
Silva
, and
X.
Fan
, Nat. Commun.
8
, 911
(2017
).49.
Q. M.
Shao
,
G. Q.
Yu
,
Y. W.
Lan
,
Y. M.
Shi
,
M. Y.
Li
,
C.
Zheng
,
X. D.
Zhu
,
L. J.
Li
,
P. K.
Amiri
, and
K. L.
Wang
, Nano Lett.
16
, 7514
–7520
(2016
).50.
X.
Zhang
,
C. H.
Wan
,
Z. H.
Yuan
,
Q. T.
Zhang
,
H.
Wu
,
L.
Huang
,
W. J.
Kong
,
C.
Fang
,
U.
Khan
, and
X. F.
Han
, Phys. Rev. B
94
, 174434
(2016
).51.
L.
Liu
,
C.-F.
Pai
,
Y.
Li
,
H. W.
Tseng
,
D. C.
Ralph
, and
R. A.
Buhrman
, Science
336
, 555
(2012
).52.
C.-F.
Pai
,
L.
Liu
,
Y.
Li
,
H. W.
Tseng
,
D. C.
Ralph
, and
R. A.
Buhrman
, Appl. Phys. Lett.
101
, 122404
(2012
).53.
Y.
Fan
,
P.
Upadhyaya
,
X.
Kou
,
M.
Lang
,
S.
Takei
,
Z.
Wang
,
J.
Tang
,
L.
He
,
L.-T.
Chang
,
M.
Montazeri
,
G.
Yu
,
W.
Jiang
,
T.
Nie
,
R. N.
Schwartz
,
Y.
Tserkovnyak
, and
K. L.
Wang
, Nat. Mater.
13
, 699
–704
(2014
).54.
S.
Shi
,
S.
Liang
,
Z.
Zhu
,
K.
Cai
,
S. D.
Pollard
,
Y.
Wang
,
J.
Wang
,
Q.
Wang
,
P.
He
,
J.
Yu
,
G.
Eda
,
G.
Liang
, and
H.
Yang
, Nat. Nanotechnol.
14
, 945
–949
(2019
).55.
G.
Yu
,
P.
Upadhyaya
,
K. L.
Wong
,
W.
Jiang
,
J. G.
Alzate
,
J.
Tang
,
P. K.
Amiri
, and
K. L.
Wang
, Phys. Rev. B
89
, 104421
(2014
).56.
Y.
Kim
,
X.
Fong
, and
K.
Roy
, IEEE Magn. Lett.
6
, 1
–4
(2015
).57.
Y.
Liu
,
Z.
Wang
,
Z.
Li
,
X.
Wang
, and
W.
Zhao
, “
A spin orbit torque based true random number generator with real-time optimization
,” in 2018 IEEE 18th International Conference on Nanotechnology (IEEE-NANO)
(2018
), pp. 1
–4
.58.
S.
Fukami
,
T.
Anekawa
,
C.
Zhang
, and
H.
Ohno
, Nat. Nanotechnol.
11
, 621
–625
(2016
).59.
C.
Bi
,
H.
Almasi
,
K.
Price
,
T.
Newhouse-Illige
,
M.
Xu
,
S. R.
Allen
,
X.
Fan
, and
W.
Wang
, Phys. Rev. B
95
, 104434
(2017
).60.
G. Y.
Shi
,
C. H.
Wan
,
Y. S.
Chang
,
F.
Li
,
X. J.
Zhou
,
P. X.
Zhang
,
J. W.
Cai
,
X. F.
Han
,
F.
Pan
, and
C.
Song
, Phys. Rev. B
95
, 104435
(2017
).61.
X.
Wang
,
C.
Wan
,
W.
Kong
,
X.
Zhang
,
Y.
Xing
,
C.
Fang
,
B.
Tao
,
W.
Yang
,
L.
Huang
,
H.
Wu
,
M.
Irfan
, and
X.
Han
, Adv. Mater.
30
, 1801318
(2018
).62.
W. J.
Kong
,
C. H.
Wan
,
X.
Wang
,
B. S.
Tao
,
L.
Huang
,
C.
Fang
,
C. Y.
Guo
,
Y.
Guang
,
M.
Irfan
, and
X. F.
Han
, Nat. Commun.
10
, 233
(2019
).63.
G. Q.
Yu
,
P.
Upadhyaya
,
Y. B.
Fan
,
J. G.
Alzate
,
W. J.
Jiang
,
K. L.
Wong
,
S.
Takei
,
S. A.
Bender
,
L. T.
Chang
,
Y.
Jiang
,
M. R.
Lang
,
J. S.
Tang
,
Y.
Wang
,
Y.
Tserkovnyak
,
P. K.
Amiri
, and
K. L.
Wang
, Nat. Nanotechnol.
9
, 548
–554
(2014
).64.
L.
You
,
O.
Lee
,
D.
Bhowmik
,
D.
Labanowski
,
J.
Hong
,
J.
Bokor
, and
S.
Salahuddin
, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
112
, 10310
(2015
).65.
T. C.
Chuang
,
C. F.
Pai
, and
S. Y.
Huang
, Phys. Rev. Appl.
11
, 061005
(2019
).66.
G.
Yu
,
L.-T.
Chang
,
M.
Akyol
,
P.
Upadhyaya
,
C.
He
,
X.
Li
,
K. L.
Wong
,
P. K.
Amiri
, and
K. L.
Wang
, Appl. Phys. Lett.
105
, 102411
(2014
).67.
T.-Y.
Chen
,
H.-I.
Chan
,
W.-B.
Liao
, and
C.-F.
Pai
, Phys. Rev. Appl.
10
, 044038
(2018
).68.
S.
Chen
,
J.
Yu
,
Q.
Xie
,
X.
Zhang
,
W.
Lin
,
L.
Liu
,
J.
Zhou
,
X.
Shu
,
R.
Guo
,
Z.
Zhang
, and
J.
Chen
, ACS Appl. Mater. Interfaces
11
, 30446
–30452
(2019
).69.
B.
Cui
,
H.
Wu
,
D.
Li
,
S. A.
Razavi
,
D.
Wu
,
K. L.
Wong
,
M.
Chang
,
M.
Gao
,
Y.
Zuo
,
L.
Xi
, and
K. L.
Wang
, ACS Appl. Mater. Interfaces
11
, 39369
–39375
(2019
).70.
S.
Fukami
,
C. L.
Zhang
,
S.
DuttaGupta
,
A.
Kurenkov
, and
H.
Ohno
, Nat. Mater.
15
, 535
–541
(2016
).71.
Y.-W.
Oh
,
S-H
Chris Baek
,
Y. M.
Kim
,
H. Y.
Lee
,
K.-D.
Lee
,
C.-G.
Yang
,
E.-S.
Park
,
K.-S.
Lee
,
K.-W.
Kim
,
G.
Go
,
J.-R.
Jeong
,
B.-C.
Min
,
H.-W.
Lee
,
K.-J.
Lee
, and
B.-G.
Park
, Nat. Nanotechnol.
11
, 878
–884
(2016
).72.
A.
van den Brink
,
G.
Vermijs
,
A.
Solignac
,
J.
Koo
,
J. T.
Kohlhepp
,
H. J. M.
Swagten
, and
B.
Koopmans
, Nat. Commun.
7
, 10854
(2016
).73.
W. J.
Kong
,
Y. R.
Ji
,
X.
Zhang
,
H.
Wu
,
Q. T.
Zhang
,
Z. H.
Yuan
,
C. H.
Wan
,
X. F.
Han
,
T.
Yu
,
K.
Fukuda
,
H.
Naganuma
, and
M. J.
Tung
, Appl. Phys. Lett.
109
, 132402
(2016
).74.
S. A.
Razavi
,
D.
Wu
,
G.
Yu
,
Y.-C.
Lau
,
K. L.
Wong
,
W.
Zhu
,
C.
He
,
Z.
Zhang
,
J. M. D.
Coey
,
P.
Stamenov
,
P.
Khalili Amiri
, and
K. L.
Wang
, Phys. Rev. Appl.
7
, 024023
(2017
).75.
Y.-C.
Lau
,
D.
Betto
,
K.
Rode
,
J. M. D.
Coey
, and
P.
Stamenov
, Nat. Nanotechnol.
11
, 758
–762
(2016
).76.
Y.
Liu
,
B.
Zhou
, and
J.-G.
Zhu
, Sci. Rep.
9
, 325
(2019
).77.
W. J.
Kong
,
C. H.
Wan
,
C. Y.
Guo
,
C.
Fang
,
B. S.
Tao
,
X.
Wang
, and
X. F.
Han
, Appl. Phys. Lett.
116
, 162401
(2020
).78.
W. J.
Kong
,
C. H.
Wan
,
B. S.
Tao
,
C.
Fang
,
L.
Huang
,
C. Y.
Guo
,
M.
Irfan
, and
X. F.
Han
, Appl. Phys. Lett.
113
, 162402
(2018
).79.
P. X.
Zhang
,
L. Y.
Liao
,
G. Y.
Shi
,
R. Q.
Zhang
,
H. Q.
Wu
,
Y. Y.
Wang
,
F.
Pan
, and
C.
Song
, Phys. Rev. B
97
, 214403
(2018
).80.
K.
Cai
,
M.
Yang
,
H.
Ju
,
S.
Wang
,
Y.
Ji
,
B.
Li
,
K. W.
Edmonds
,
Y.
Sheng
,
B.
Zhang
,
N.
Zhang
,
S.
Liu
,
H.
Zheng
, and
K.
Wang
, Nat. Mater.
16
, 712
–716
(2017
).81.
M.
Akyol
,
W.
Jiang
,
G.
Yu
,
Y.
Fan
,
M.
Gunes
,
A.
Ekicibil
,
P.
Khalili Amiri
, and
K. L.
Wang
, Appl. Phys. Lett.
109
, 022403
(2016
).82.
R.
Ramaswamy
,
X.
Qiu
,
T.
Dutta
,
S. D.
Pollard
, and
H.
Yang
, Appl. Phys. Lett.
108
, 202406
(2016
).83.
C.
Zhang
,
S.
Fukami
,
K.
Watanabe
,
A.
Ohkawara
,
S.
DuttaGupta
,
H.
Sato
,
F.
Matsukura
, and
H.
Ohno
, Appl. Phys. Lett.
109
, 192405
(2016
).84.
P.
Laczkowski
,
J. C.
Rojas-Sánchez
,
W.
Savero-Torres
,
H.
Jaffrès
,
N.
Reyren
,
C.
Deranlot
,
L.
Notin
,
C.
Beigné
,
A.
Marty
,
J. P.
Attané
,
L.
Vila
,
J. M.
George
, and
A.
Fert
, Appl. Phys. Lett.
104
, 142403
(2014
).85.
P.
Laczkowski
,
Y.
Fu
,
H.
Yang
,
J. C.
Rojas-Sánchez
,
P.
Noel
,
V. T.
Pham
,
G.
Zahnd
,
C.
Deranlot
,
S.
Collin
,
C.
Bouard
,
P.
Warin
,
V.
Maurel
,
M.
Chshiev
,
A.
Marty
,
J. P.
Attané
,
A.
Fert
,
H.
Jaffrès
,
L.
Vila
, and
J. M.
George
, Phys. Rev. B
96
, 140405
(2017
).86.
L.
Zhu
,
D. C.
Ralph
, and
R. A.
Buhrman
, Phys. Rev. Appl.
10
, 031001
(2018
).87.
M.-H.
Nguyen
,
M.
Zhao
,
D. C.
Ralph
, and
R. A.
Buhrman
, Appl. Phys. Lett.
108
, 242407
(2016
).88.
M.-H.
Nguyen
,
S.
Shi
,
G. E.
Rowlands
,
S. V.
Aradhya
,
C. L.
Jermain
,
D. C.
Ralph
, and
R. A.
Buhrman
, Appl. Phys. Lett.
112
, 062404
(2018
).89.
L.
Zhu
,
K.
Sobotkiewich
,
X.
Ma
,
X.
Li
,
D. C.
Ralph
, and
R. A.
Buhrman
, Adv. Funct. Mater.
29
, 1805822
(2019
).90.
L.
Zhu
,
L.
Zhu
,
M.
Sui
,
D. C.
Ralph
, and
R. A.
Buhrman
, Sci. Adv.
5
, eaav8025
(2019
).91.
Y.
Niimi
,
H.
Suzuki
,
Y.
Kawanishi
,
Y.
Omori
,
T.
Valet
,
A.
Fert
, and
Y.
Otani
, Phys. Rev. B
89
, 054401
(2014
).92.
M.
Yamanouchi
,
L.
Chen
,
J.
Kim
,
M.
Hayashi
,
H.
Sato
,
S.
Fukami
,
S.
Ikeda
,
F.
Matsukura
, and
H.
Ohno
, Appl. Phys. Lett.
102
, 212408
(2013
).93.
R.
Ramaswamy
,
Y.
Wang
,
M.
Elyasi
,
M.
Motapothula
,
T.
Venkatesan
,
X.
Qiu
, and
H.
Yang
, Phys. Rev. Appl.
8
, 024034
(2017
).94.
Y.
Wen
,
J.
Wu
,
P.
Li
,
Q.
Zhang
,
Y.
Zhao
,
A.
Manchon
,
J. Q.
Xiao
, and
X.
Zhang
, Phys. Rev. B
95
, 104403
(2017
).95.
C.-F.
Pai
,
M.-H.
Nguyen
,
C.
Belvin
,
L. H.
Vilela-Leão
,
D. C.
Ralph
, and
R. A.
Buhrman
, Appl. Phys. Lett.
104
, 082407
(2014
).96.
D.
Wu
,
G.
Yu
,
Q.
Shao
,
X.
Li
,
H.
Wu
,
K. L.
Wong
,
Z.
Zhang
,
X.
Han
,
P.
Khalili Amiri
, and
K. L.
Wang
, Appl. Phys. Lett.
108
, 212406
(2016
).97.
L.
Zhu
and
R. A.
Buhrman
, Phys. Rev. Appl.
12
, 051002
(2019
).98.
L.
Zhu
,
L.
Zhu
,
S.
Shi
,
M.
Sui
,
D. C.
Ralph
, and
R. A.
Buhrman
, Phys. Rev. Appl.
11
, 061004
(2019
).99.
V.
Tshitoyan
,
C.
Ciccarelli
,
A. P.
Mihai
,
M.
Ali
,
A. C.
Irvine
,
T. A.
Moore
,
T.
Jungwirth
, and
A. J.
Ferguson
, Phys. Rev. B
92
, 214406
(2015
).100.
W. F.
Zhang
,
W.
Han
,
S. H.
Yang
,
Y.
Sun
,
Y.
Zhang
,
B. H.
Yan
, and
S. S. P.
Parkin
, Sci. Adv.
2
, e1600759
(2016
).101.
W.
Zhang
,
M. B.
Jungfleisch
,
W. J.
Jiang
,
J. E.
Pearson
,
A.
Hoffmann
,
F.
Freimuth
, and
Y.
Mokrousov
, Phys. Rev. Lett.
113
, 196602
(2014
).102.
J.
Zhou
,
X.
Wang
,
Y. H.
Liu
,
J. H.
Yu
,
H. X.
Fu
,
L.
Liu
,
S. H.
Chen
,
J. Y.
Deng
,
W. N.
Lin
,
X. Y.
Shu
,
H. Y.
Yoong
,
T.
Hong
,
M.
Matsuda
,
P.
Yang
,
S.
Adams
,
B. H.
Yan
,
X. F.
Han
, and
J. S.
Chen
, Sci. Adv.
5
, eaau6696
(2019
).103.
H. L.
Wang
,
J.
Finley
,
P. X.
Zhang
,
J. H.
Han
,
J. T.
Hou
, and
L. Q.
Liu
, Phys. Rev. Appl.
11
, 044070
(2019
).104.
S. K.
Li
,
X. T.
Zhao
,
W.
Liu
,
X. G.
Zhao
, and
Z. D.
Zhang
, Appl. Phys. Lett.
114
, 212404
(2019
).105.
Y.
Wang
,
D.
Zhu
,
Y.
Yang
,
K.
Lee
,
R.
Mishra
,
G.
Go
,
S.-H.
Oh
,
D.-H.
Kim
,
K.
Cai
,
E.
Liu
,
S. D.
Pollard
,
S.
Shi
,
J.
Lee
,
K. L.
Teo
,
Y.
Wu
,
K.-J.
Lee
, and
H.
Yang
, Science
366
, 1125
(2019
).106.
H.
Saglam
,
W.
Zhang
,
M. B.
Jungfleisch
,
J.
Sklenar
,
J. E.
Pearson
,
J. B.
Ketterson
, and
A.
Hoffmann
, Phys Rev B
94
, 140412
(2016
).107.
X.
Wang
,
C.
Wan
,
Y.
Liu
,
Q.
Shao
,
H.
Wu
,
C.
Guo
,
C.
Fang
,
Y.
Guang
,
W.
Yang
,
C.
He
,
B.
Tao
,
X.
Zhang
,
T.
Ma
,
J.
Dong
,
Y.
Zhang
,
J.
Feng
,
J.
Xiao
,
K. L.
Wang
,
G.
Yu
, and
X.
Han
, Phys. Rev. B
101
, 144412
(2020
).108.
I.
Fina
,
X.
Marti
,
D.
Yi
,
J.
Liu
,
J. H.
Chu
,
C.
Rayan-Serrao
,
S.
Suresha
,
A. B.
Shick
,
J.
Zelezny
,
T.
Jungwirth
,
J.
Fontcuberta
, and
R.
Ramesh
, Nat. Commun.
5
, 4671
(2014
).109.
W. W.
Lin
and
C. L.
Chien
, Phys. Rev. Lett.
118
, 067202
(2017
).110.
D. Z.
Hou
,
Z. Y.
Qiu
,
J.
Barker
,
K. J.
Sato
,
K.
Yamamoto
,
S.
Velez
,
J. M.
Gomez-Perez
,
L. E.
Hueso
,
F.
Casanova
, and
E.
Saitoh
, Phys. Rev. Lett.
118
, 147202
(2017
).111.
H.
Chen
,
Q.
Niu
, and
A. H.
MacDonald
, Phys. Rev. Lett.
112
, 017205
(2014
).112.
S.
Nakatsuji
,
N.
Kiyohara
, and
T.
Higo
, Nature
527
, 212
(2015
).113.
P.
Wadley
,
B.
Howells
,
J.
Zelezny
,
C.
Andrews
,
V.
Hills
,
R. P.
Campion
,
V.
Novak
,
K.
Olejnik
,
F.
Maccherozzi
,
S. S.
Dhesi
,
S. Y.
Martin
,
T.
Wagner
,
J.
Wunderlich
,
F.
Freimuth
,
Y.
Mokrousov
,
J.
Kunes
,
J. S.
Chauhan
,
M. J.
Grzybowski
,
A. W.
Rushforth
,
K. W.
Edmonds
,
B. L.
Gallagher
, and
T.
Jungwirth
, Science
351
, 587
–590
(2016
).114.
H.
Wu
,
C. H.
Wan
,
Z. H.
Yuan
,
X.
Zhang
,
J.
Jiang
,
Q. T.
Zhang
,
Z. C.
Wen
, and
X. F.
Han
, Phys. Rev. B
92
, 054404
(2015
).115.
S.-H. C.
Baek
,
V. P.
Amin
,
Y.-W.
Oh
,
G.
Go
,
S.-J.
Lee
,
G.-H.
Lee
,
K.-J.
Kim
,
M. D.
Stiles
,
B.-G.
Park
, and
K.-J.
Lee
, Nat. Mater.
17
, 509
–513
(2018
).116.
H.
Wu
,
S. A.
Razavi
,
Q.
Shao
,
X.
Li
,
K. L.
Wong
,
Y.
Liu
,
G.
Yin
, and
K. L.
Wang
, Phys. Rev. B
99
, 184403
(2019
).117.
W. L.
Yang
,
J. W.
Wei
,
C. H.
Wan
,
Y. W.
Xing
,
Z. R.
Yan
,
X.
Wang
,
C.
Fang
,
C. Y.
Guo
,
G. Q.
Yu
, and
X. F.
Han
, Phys. Rev. B
101
, 064412
(2020
).118.
T.
Taniguchi
,
J.
Grollier
, and
M. D.
Stiles
, Phys. Rev. Appl.
3
, 044001
(2015
).119.
C.
Safranski
,
E. A.
Montoya
, and
I. N.
Krivorotov
, Nat. Nanotechnol.
14
, 27
–30
(2019
).120.
V. P.
Amin
and
M. D.
Stiles
, Phys. Rev. B
94
, 104419
(2016
).121.
S.
Iihama
,
T.
Taniguchi
,
K.
Yakushiji
,
A.
Fukushima
,
Y.
Shiota
,
S.
Tsunegi
,
R.
Hiramatsu
,
S.
Yuasa
,
Y.
Suzuki
, and
H.
Kubota
, Nat. Electron.
1
, 120
–123
(2018
).122.
K. S.
Das
,
J.
Liu
,
B. J.
van Wees
, and
I. J.
Vera-Marun
, Nano Lett.
18
, 5633
–5639
(2018
).123.
T.
Seki
,
S.
Iihama
,
T.
Taniguchi
, and
K.
Takanashi
, Phys. Rev. B
100
, 144427
(2019
).124.
J. D.
Gibbons
,
D.
MacNeill
,
R. A.
Buhrman
, and
D. C.
Ralph
, Phys. Rev. Appl.
9
, 064033
(2018
).125.
T. Y.
Ma
,
C. H.
Wan
,
X.
Wang
,
W. L.
Yang
,
C. Y.
Guo
,
C.
Fang
,
M. K.
Zhao
,
J.
Dong
,
Y.
Zhang
, and
X. F.
Han
, Phys. Rev. B
101
, 134417
(2020
).126.
A. R.
Mellnik
,
J. S.
Lee
,
A.
Richardella
,
J. L.
Grab
,
P. J.
Mintun
,
M. H.
Fischer
,
A.
Vaezi
,
A.
Manchon
,
E. A.
Kim
,
N.
Samarth
, and
D. C.
Ralph
, Nature
511
, 449
–451
(2014
).127.
Y.
Wang
,
P.
Deorani
,
K.
Banerjee
,
N.
Koirala
,
M.
Brahlek
,
S.
Oh
, and
H.
Yang
, Phys. Rev. Lett.
114
, 257202
(2015
).128.
Y.
Wang
,
D.
Zhu
,
Y.
Wu
,
Y.
Yang
,
J.
Yu
,
R.
Ramaswamy
,
R.
Mishra
,
S.
Shi
,
M.
Elyasi
,
K.-L.
Teo
,
Y.
Wu
, and
H.
Yang
, Nat. Commun.
8
, 1364
(2017
).129.
N. H. D.
Khang
,
Y.
Ueda
, and
P. N.
Hai
, Nat. Mater.
17
, 808
–813
(2018
).130.
M.
Dc
,
R.
Grassi
,
J.-Y.
Chen
,
M.
Jamali
,
D.
Reifsnyder Hickey
,
D.
Zhang
,
Z.
Zhao
,
H.
Li
,
P.
Quarterman
,
Y.
Lv
,
M.
Li
,
A.
Manchon
,
K. A.
Mkhoyan
,
T.
Low
, and
J.-P.
Wang
, Nat. Mater.
17
, 800
–807
(2018
).131.
H.
Wu
,
P.
Zhang
,
P.
Deng
,
Q.
Lan
,
Q.
Pan
,
S. A.
Razavi
,
X.
Che
,
L.
Huang
,
B.
Dai
,
K.
Wong
,
X.
Han
, and
K. L.
Wang
, Phys. Rev. Lett.
123
, 207205
(2019
).132.
P.
Li
,
J.
Kally
,
S. S.-L.
Zhang
,
T.
Pillsbury
,
J.
Ding
,
G.
Csaba
,
J.
Ding
,
J.
Jiang
,
Y.
Liu
, and
R. J. S. A.
Sinclair
, Sci. Adv.
5
, eaaw3415
(2019
).133.
S.
Emori
,
U.
Bauer
,
S.-M.
Ahn
,
E.
Martinez
, and
G. S. D.
Beach
, Nat. Mater.
12
, 611
–616
(2013
).134.
M.-H.
Nguyen
,
D. C.
Ralph
, and
R. A.
Buhrman
, Phys. Rev. Lett.
116
, 126601
(2016
).135.
X.
Qiu
,
P.
Deorani
,
K.
Narayanapillai
,
K.-S.
Lee
,
K.-J.
Lee
,
H.-W.
Lee
, and
H.
Yang
, Sci. Rep.
4
, 4491
(2014
).136.
J.
Torrejon
,
J.
Kim
,
J.
Sinha
,
S.
Mitani
,
M.
Hayashi
,
M.
Yamanouchi
, and
H.
Ohno
, Nat. Commun.
5
, 4655
(2014
).137.
A.
Ghosh
,
K.
Garello
,
C. O.
Avci
,
M.
Gabureac
, and
P.
Gambardella
, Phys. Rev. Appl.
7
, 014004
(2017
).138.
S.
Shi
,
Y.
Ou
,
S. V.
Aradhya
,
D. C.
Ralph
, and
R. A.
Buhrman
, Phys. Rev. Appl.
9
, 011002
(2018
).139.
M.
Obstbaum
,
M.
Decker
,
A. K.
Greitner
,
M.
Haertinger
,
T. N. G.
Meier
,
M.
Kronseder
,
K.
Chadova
,
S.
Wimmer
,
D.
Ködderitzsch
,
H.
Ebert
, and
C. H.
Back
, Phys. Rev. Lett.
117
, 167204
(2016
).140.
J.
Han
,
A.
Richardella
,
S. A.
Siddiqui
,
J.
Finley
,
N.
Samarth
, and
L.
Liu
, Phys. Rev. Lett.
119
, 077702
(2017
).141.
D.
MacNeill
,
G. M.
Stiehl
,
M. H. D.
Guimaraes
,
R. A.
Buhrman
,
J.
Park
, and
D. C.
Ralph
, Nat. Phys.
13
, 300
–305
(2017
).142.
H.
Xu
,
J.
Wei
,
H.
Zhou
,
J.
Feng
,
T.
Xu
,
H.
Du
,
C.
He
,
Y.
Huang
,
J.
Zhang
,
Y.
Liu
,
H.-C.
Wu
,
C.
Guo
,
X.
Wang
,
Y.
Guang
,
H.
Wei
,
Y.
Peng
,
W.
Jiang
,
G.
Yu
, and
X.
Han
, Adv. Mater.
32
, 2000513
(2020
).143.
G. M.
Stiehl
,
R.
Li
,
V.
Gupta
,
I. E.
Baggari
,
S.
Jiang
,
H.
Xie
,
L. F.
Kourkoutis
,
K. F.
Mak
,
J.
Shan
,
R. A.
Buhrman
, and
D. C.
Ralph
, Phys. Rev. B
100
, 184402
(2019
).144.
M. H. D.
Guimarães
,
G. M.
Stiehl
,
D.
MacNeill
,
N. D.
Reynolds
, and
D. C.
Ralph
, Nano Lett.
18
, 1311
–1316
(2018
).145.
T.
Inokuchi
,
H.
Yoda
,
Y.
Kato
,
M.
Shimizu
,
S.
Shirotori
,
N.
Shimomura
,
K.
Koi
,
Y.
Kamiguchi
,
H.
Sugiyama
,
S.
Oikawa
,
K.
Ikegami
,
M.
Ishikawa
,
B.
Altansargai
,
A.
Tiwari
,
Y.
Ohsawa
,
Y.
Saito
, and
A.
Kurobe
, Appl. Phys. Lett.
110
, 252404
(2017
).146.
T.
Inokuchi
,
H.
Yoda
,
K.
Koi
,
N.
Shimomura
,
Y.
Ohsawa
,
Y.
Kato
,
S.
Shirotori
,
M.
Shimizu
,
H.
Sugiyama
,
S.
Oikawa
,
B.
Altansargai
, and
A.
Kurobe
, Appl. Phys. Lett.
114
, 192404
(2019
).147.
S. Z.
Rahaman
,
I.
Wang
,
T.
Chen
,
C.
Pai
,
D.
Wang
,
J.
Wei
,
H.
Lee
,
Y.
Hsin
,
Y.
Chang
,
S.
Yang
,
Y.
Kuo
,
Y.
Su
,
Y.
Chen
,
K.
Huang
,
C.
Wu
, and
D.
Deng
, IEEE Electron. Device Lett.
39
, 1306
–1309
(2018
).148.
N.
Sato
,
F.
Xue
,
R. M.
White
,
C.
Bi
, and
S. X.
Wang
, Nat. Electron.
1
, 508
–511
(2018
).149.
K.
Garello
,
F.
Yasin
,
S.
Couet
,
L.
Souriau
,
J.
Swerts
,
S.
Rao
,
S. V.
Beek
,
W.
Kim
,
E.
Liu
,
S.
Kundu
,
D.
Tsvetanova
,
K.
Croes
,
N.
Jossart
,
E.
Grimaldi
,
M.
Baumgartner
,
D.
Crotti
,
A.
Fumémont
,
P.
Gambardella
, and
G. S.
Kar
, in 2018 IEEE Symposium on VLSI Circuits (
2018
), pp. 81
–82
.150.
K.
Garello
,
F.
Yasin
,
H.
Hody
,
S.
Couet
,
L.
Souriau
,
S. H.
Sharifi
,
J.
Swerts
,
R.
Carpenter
,
S.
Rao
,
W.
Kim
,
J.
Wu
,
K. K. V.
Sethu
,
M.
Pak
,
N.
Jossart
,
D.
Crotti
,
A.
Furnémont
, and
G. S.
Kar
, in 2019 Symposium on VLSI Technology
(2019
), pp. T194
–T195
.151.
H.
Honjo
,
T. V. A.
Nguyen
,
T.
Watanabe
,
T.
Nasuno
,
C.
Zhang
,
T.
Tanigawa
,
S.
Miura
,
H.
Inoue
,
M.
Niwa
,
T.
Yoshiduka
,
Y.
Noguchi
,
M.
Yasuhira
,
A.
Tamakoshi
,
M.
Natsui
,
Y.
Ma
,
H.
Koike
,
Y.
Takahashi
,
K.
Furuya
,
H.
Shen
,
S.
Fukami
,
H.
Sato
,
S.
Ikeda
,
T.
Hanyu
,
H.
Ohno
, and
T.
Endoh
, in 2019 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM)
(2019
), pp. 28.25.21
–28.25.24
.152.
D.
Bhowmik
,
L.
You
, and
S.
Salahuddin
, Nat. Nanotechnol.
9
, 59
–63
(2014
).153.
C.
Wan
,
X.
Zhang
,
Z.
Yuan
,
C.
Fang
,
W.
Kong
,
Q.
Zhang
,
H.
Wu
,
U.
Khan
, and
X.
Han
, Adv. Electron Mater.
3
, 1600282
(2017
).154.
X.
Zhang
,
C. H.
Wan
,
Z. H.
Yuan
,
C.
Fang
,
W. J.
Kong
,
H.
Wu
,
Q. T.
Zhang
,
B. S.
Tao
, and
X. F.
Han
, J. Magn. Magn. Mater.
428
, 401
–405
(2017
).155.
S.-H. C.
Baek
,
K.-W.
Park
,
D.-S.
Kil
,
Y.
Jang
,
J.
Park
,
K.-J.
Lee
, and
B.-G.
Park
, Nat. Electron.
1
, 398
–403
(2018
).156.
G. J.
Lim
,
D.
Chua
,
W.
Gan
,
C.
Murapaka
, and
W. S.
Lew
, Adv. Electron. Mater.
6
, 1901090
(2020
).157.
M.
Yang
,
Y.
Deng
,
Z.
Wu
,
K.
Cai
,
K. W.
Edmonds
,
Y.
Li
,
Y.
Sheng
,
S.
Wang
,
Y.
Cui
,
J.
Luo
,
Y.
Ji
,
H.
Zheng
, and
K.
Wang
, IEEE Electron. Device Lett.
40
, 1554
–1557
(2019
).158.
Y.
Wang
,
R.
Ramaswamy
,
M.
Motapothula
,
K.
Narayanapillai
,
D.
Zhu
,
J.
Yu
,
T.
Venkatesan
, and
H.
Yang
, Nano Lett.
17
, 7659
–7664
(2017
).159.
M.
Cubukcu
,
O.
Boulle
,
M.
Drouard
,
K.
Garello
,
C.
Onur Avci
,
I.
Mihai Miron
,
J.
Langer
,
B.
Ocker
,
P.
Gambardella
, and
G.
Gaudin
, Appl. Phys. Lett.
104
, 042406
(2014
).160.
R. H.
Liu
,
W. L.
Lim
, and
S.
Urazhdin
, Phys. Rev. Lett.
110
, 147601
(2013
).161.
V. E.
Demidov
,
S.
Urazhdin
,
A.
Zholud
,
A. V.
Sadovnikov
, and
S. O.
Demokritov
, Appl. Phys. Lett.
105
, 172410
(2014
).162.
V. E.
Demidov
,
H.
Ulrichs
,
S. V.
Gurevich
,
S. O.
Demokritov
,
V. S.
Tiberkevich
,
A. N.
Slavin
,
A.
Zholud
, and
S.
Urazhdin
, Nat. Commun.
5
, 3179
(2014
).163.
A. A.
Awad
,
P.
Dürrenfeld
,
A.
Houshang
,
M.
Dvornik
,
E.
Iacocca
,
R. K.
Dumas
, and
J.
Åkerman
, Nat. Phys.
13
, 292
–299
(2017
).164.
M.
Zahedinejad
,
A. A.
Awad
,
S.
Muralidhar
,
R.
Khymyn
,
H.
Fulara
,
H.
Mazraati
,
M.
Dvornik
, and
J.
Åkerman
, Nat. Nanotechnol.
15
, 47
–52
(2020
).165.
A.
Kurenkov
,
C.
Zhang
,
S.
DuttaGupta
,
S.
Fukami
, and
H.
Ohno
, Appl. Phys. Lett.
110
, 092410
(2017
).166.
W. A.
Borders
,
H.
Akima
,
S.
Fukami
,
S.
Moriya
,
S.
Kurihara
,
Y.
Horio
,
S.
Sato
, and
H.
Ohno
, Appl. Phys. Exp.
10
, 013007
(2017
).167.
W. A.
Borders
,
S.
Fukami
, and
H.
Ohno
, IEEE Trans. Magn.
53
, 1
–4
(2017
).168.
J.
Grollier
,
D.
Querlioz
,
K. Y.
Camsari
,
K.
Everschor-Sitte
,
S.
Fukami
, and
M. D.
Stiles
, Nat. Electron.
3
, 360
–370
(2020
).169.
M. I.
Dyakonov
and
V. I.
Perel
, “Current-induced spin orientation of electrons in semiconductors
,” Phys. Lett. A
35
(6
), 459
–40
(1971
)©2021 Authors. Published by AIP Publishing.
2021
Author(s)
You do not currently have access to this content.
