随着互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺的技术节点越来越逼近原子尺度的极限,摩尔定律逐渐失效。同时又伴随着电子消费市场的进一步扩大,有限的信息存储能力越来越难以满足无限增加的总体信息量。这些现状使得研究人员不得不寻找新的可以获得更高存储密度的信息存储技术。为了寻求新颖的、可扩展的、功耗较低的计算技术,基于自旋的逻辑器件由于其非易失性、小的电池面积和低的动态功耗等特点,正在被广泛探索。到目前为止,已经被提出的自旋逻辑器件包括纳米磁逻辑、全自旋逻辑、自旋力矩多数门、磁逻辑、自旋转矩振荡器和自旋波器件等等。与这些逻辑器件相比,磁性多数门逻辑器件用来构建多数门时,用到的器件数量会显著减少,因此电路复杂性大大降低。在本文中,基于磁性隧道结(MTJ)和相关结构中的自旋转移矩(STT)效应和自旋轨道转矩(SOT)效应,本文中提出了一种新颖的可级联磁性多数门逻辑器件。基本逻辑单元由四个MTJ组成,它们共用一个“T”形扩展自由层,作为底部铁磁(FM)电极。MTJ中自由层的磁化可以通过注入电流携带的STT来诱导翻转。输出端位于三个输入MTJ分支的连接处,因此其磁化可以通过磁畴壁的移动来确定。通过SOT效应翻转固定层的磁化状态,可以以非常简单的方式实现反相器。逻辑单元之间的通信通过非局域自旋扩散电流通过非铁磁金属线实现,以保证其级联能力和信号的非互易性。基于以上设计,包括NAND/AND,NOR/OR和XOR/XNOR在内的综合逻辑功能都可以实现。此器件拥有的级联能力可以成功地实现更为复杂的逻辑功能。本文采用微磁模拟的方法,基于实用技术评估了可互联磁性多数门器件,对应的电路性能以及功耗情况。