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.

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.
M. I.
Dyakonov
and
V. I.
Perel
,
JETP Lett.
13
,
467
469
(
1971
).
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
)
You do not currently have access to this content.