随着技术的发展,大数据互联网以及人工智能的出现,对存储器的性能有了新的需求。现如今通过自旋轨道力矩（SOT）方法在相邻的重金属层中施加电流来切换自由层的磁化的SOT磁性随机存储器具有高效可靠的亚纳秒开关、低写入能量、高耐用性以及无需外部磁场等显著的优势展现出了很好的应用前景。SOT-MRAM器件的一些实现方法是具有垂直磁各向异性（PMA）或面内磁各向异性（IMA）的三端结构。相比于面内磁各向异性,垂直磁各向异性可以实现更高的集成度以及更可靠的电流开关,因此研究人员将目光越来越多转向垂直磁各向异性的探索。相比于传统上的由较厚的铁磁层（Co）/重金属层（Pt）以及Co Fe合金结构,本实验通过较薄的并具有组分梯度Co/Pt薄膜构成了与之前不同的体效应自旋轨道力矩（Bulk SOT）。体自旋轨道力矩是SOT的一种,它起源于磁性层本身内的自旋轨道耦合,而不是来自相邻的重金属层。目前在一些反演对称性破缺的材料中可以观察到体SOT,例如Fe3Ge Te2或L10晶相Fe Pt。与较为经典的SOT相比,体SOT不需要重金属层,从而简化了器件结构和制造工艺,可以通过增加磁性层的厚度或化学顺序来增强,提高开关效率和可靠性以及通过外部磁场或电场进行调谐,为设备应用提供更多的灵活性和功能。但是体SOT由于较高的合成难度或较低的稳定性限制了其大规模的应用发展。为了克服这种缺陷我们研究了具有垂直各向异性Co/Pt多层膜的体效应SOT的不同结构SOT驱动磁矩翻转的过程,并通过斜切衬底的方式在硅基上实现了高比例的无磁场辅助的磁矩翻转。具体研究内容如下:首先,进行了Co/Pt多层膜的基础结构的探索。论文实现了高效翻转并具有良好热稳定性的Co/Pt多层膜。我们首先通过磁光克尔效应使用光电传感器,调控了Co/Pt多层膜磁各向异性。最终确定了Ta（0.6）/Pt（0.8）/Co（0.3）/Pt（0.6）/Co（0.5）/Pt（0.4）/Co（0.8）/Ta（0.6）的基础结构。其次为对基础结构进行了对照实验,改变组分构成并进一步观察其对薄膜性质的影响。本实验通过微纳加工的方式制备了Hall Bar形状器件,测试了其反常霍尔电阻观察到了体SOT薄膜具有较大的约为4Ω的反常霍尔电阻,这相较于传统的SOT器件是一个较大的提升,并且几组样品均展示出了良好的垂直磁各向异性,这说明在相似的结构构成下其内部的磁晶各向异性与退磁场构成了全面的平衡。样品Ta（0.6）/Pt（0.4）/Co（0.8）/Pt（0.6）/Co（0.5）/Pt（0.8）/Co（0.3）/Ta（0.6）在20 Oe的x轴方向上的辅助磁场下便能够实现完全的磁化翻转,并且具有较小的翻转电流密度16.94 10~7A/cm~2。实验继而通过一次谐波信号进一步表征了其垂直磁各项异性场大小,通过二次谐波信号进行了SOT效率的拟合表征其最大可以达到βMAX=2.91（Oe/（10~7A/cm~2））。这些研究使我们加深了对Co/Pt多层膜的体效应SOT的理解。最后,在发现Co/Pt多层膜的体效应SOT在硅基衬底上展示出了如此良好的优越属性后,我们提出了通过在斜切衬底上Co/Pt多层膜生长的方式实现无磁场辅助的磁化翻转的方案。在不同角度的斜切衬底上生长了完全相同的薄膜对比了其反常霍尔电阻、SOT驱动的磁化翻转、谐波信号。经过对比发现,斜切衬底对样品产生了一定的磁畴方面的影响。在5°斜切硅衬底上,样品实现了高达77%比的无磁场辅助翻转。通过Co/Pt多层体效应自旋轨道力矩,在硅衬底上实现了大比例的无磁场辅助磁化翻转,未来的信息存储方式和神经网络计算有着重要的意义。