In the recent past, exploiting nonvolatile memory devices to facilitate in-memory computation benchmarks has demonstrated a considerable capability to address the von-Neumann drawbacks. This process resulted in a tremendous effort towards spintronics memory development. Due to the voltage-controlled magnetic anisotropy (VCMA) effect, the toggle magnetoresistive random-access memory (MRAM) exhibits faster switching and lower power consumption than spin-transfer torque (STT) MRAM. We assessed read/write access time, magnetized time and anisotropic field for crystalline perpendicular magnetic tunnel junctions (CPMTJ) with detailed material study and device parameters in this work. These junctions are affected by the VCMA effect. Various VCMA parameters, including the VCMA coefficient, the time constant and antiparallel (AP) resistance on the saturated magnetization, are measured via the memory cell’s SPICE modeling. The Rashba spin–orbit interaction (SOI) and spin-valve model are developed by MATLAB scripting for evaluating a Rashba and Hamiltonian vector field. The toggle spin torque (TST) in the TST-MRAM cell is generated due to the interconnection between STT and spin–orbit torque (SOT) mechanisms. The TST-MRAM cell’s benefits are energy efficiency, large TMR ratio and superfast read and write operation. This work’s novel part is that the Hamiltonian field can control the net magnetization factor by the Rashba SOI effect. We end this paper with the performance enhancement techniques of MRAM cells due to VCMA and Rashba SOI effect.

在最近的过去，利用非易失性存储设备来促进内存计算基准已经证明了解决冯诺依曼缺陷的相当大的能力。这个过程导致了自旋电子学存储器开发的巨大努力。由于电压控制的磁各向异性 (VCMA) 效应，翻转磁阻随机存取存储器 (MRAM) 比自旋转移矩 (STT) MRAM 具有更快的切换速度和更低的功耗。我们在这项工作中通过详细的材料研究和器件参数评估了晶体垂直磁隧道结 (CPMTJ) 的读/写访问时间、磁化时间和各向异性场。这些连接会受到 VCMA 效应的影响。各种 VCMA 参数，包括 VCMA 系数，饱和磁化强度的时间常数和反平行 (AP) 电阻通过存储单元的 SPICE 建模来测量。Rashba 自旋轨道相互作用 (SOI) 和自旋阀模型由 MATLAB 脚本开发，用于评估 Rashba 和哈密顿矢量场。TST-MRAM 单元中的切换自旋扭矩 (TST) 是由于 STT 和自旋轨道扭矩 (SOT) 机制之间的互连而产生的。TST-MRAM 单元的优势在于能效、大 TMR 比和超快的读写操作。这项工作的新颖之处在于哈密顿场可以通过 Rashba SOI 效应控制净磁化因子。由于 VCMA 和 Rashba SOI 效应，我们以 MRAM 单元的性能增强技术结束本文。Rashba 自旋轨道相互作用 (SOI) 和自旋阀模型由 MATLAB 脚本开发，用于评估 Rashba 和哈密顿矢量场。TST-MRAM 单元中的切换自旋扭矩 (TST) 是由于 STT 和自旋轨道扭矩 (SOT) 机制之间的互连而产生的。TST-MRAM 单元的优势在于能效、大 TMR 比和超快的读写操作。这项工作的新颖之处在于哈密顿场可以通过 Rashba SOI 效应控制净磁化因子。由于 VCMA 和 Rashba SOI 效应，我们以 MRAM 单元的性能增强技术结束本文。Rashba 自旋轨道相互作用 (SOI) 和自旋阀模型由 MATLAB 脚本开发，用于评估 Rashba 和哈密顿矢量场。TST-MRAM 单元中的切换自旋扭矩 (TST) 是由于 STT 和自旋轨道扭矩 (SOT) 机制之间的互连而产生的。TST-MRAM 单元的优势在于能效、大 TMR 比和超快的读写操作。这项工作的新颖之处在于哈密顿场可以通过 Rashba SOI 效应控制净磁化因子。由于 VCMA 和 Rashba SOI 效应，我们以 MRAM 单元的性能增强技术结束本文。TST-MRAM 单元中的切换自旋扭矩 (TST) 是由于 STT 和自旋轨道扭矩 (SOT) 机制之间的互连而产生的。TST-MRAM 单元的优势在于能效、大 TMR 比和超快的读写操作。这项工作的新颖之处在于哈密顿场可以通过 Rashba SOI 效应控制净磁化因子。由于 VCMA 和 Rashba SOI 效应，我们以 MRAM 单元的性能增强技术结束本文。TST-MRAM 单元中的切换自旋扭矩 (TST) 是由于 STT 和自旋轨道扭矩 (SOT) 机制之间的互连而产生的。TST-MRAM 单元的优势在于能效、大 TMR 比和超快的读写操作。这项工作的新颖之处在于哈密顿场可以通过 Rashba SOI 效应控制净磁化因子。由于 VCMA 和 Rashba SOI 效应，我们以 MRAM 单元的性能增强技术结束本文。