基于自旋的数据存储和运算技术是解决大数据时代计算能力不足和存储空间不够的优选方案之一。磁随机存储器和自旋逻辑器件分别是自旋电子学可以明确针对存储和逻辑运算两方面挑战难题而提出的对应关键技术。它们两者共同的物理和器件基础是：高磁电阻比值的磁性隧道结材料和电流驱动的磁矩翻转机理。后者还是磁随机存储器分代的标准。
第一代和第二代磁随机存储器分别利用电流诱导的磁场和自旋极化电流携带的自旋转移力矩进行数据写入操作。其中自旋转移力矩驱动的磁随机存储器即将逐渐嵌入现有的微电子设备，有望成为继计算机硬盘磁读头后第二个大规模应用的自旋电子学核心器件。
最近自旋轨道力矩效应的发现以及随之而来新型电流操控磁矩技术的发明，为设计自旋存储和逻辑运算器件提供了新的发展思路，也为基于该效应的自旋器件提供了更加丰富的功能、更加优异的性能。不仅具备经典自旋转移力矩型器件所具有的数据非易失性、低能耗、CMOS兼容性和抗辐射等特点，自旋轨道力矩型器件还具有超高速、长寿命、高热稳定性、多功能、调控手段丰富等特征，非常适于开发高速存储器件和可编程的逻辑运算器件。
特别值得强调的是，自旋轨道力矩型器件的多功能特征得益于自旋轨道力矩驱动磁矩翻转过程的丰富可调性，如电流驱动的磁矩翻转方向可受偏置磁场极性的调控、临界翻转电流密度可通过偏置磁场的强度或者电压操控磁各向异性来调节。遗憾的是，现在自旋轨道力矩型器件多功能性的发挥还离不开外加磁场的协助，这无疑增加了器件设计的复杂度、器件功耗以及器件小型化的难度。
为了将自旋轨道力矩型器件真正推向大规模实际应用，科研人员还需要发现既可保持器件多功能特性、同时还能实现器件全电学操作的新原理、新方法。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心磁学国家重点实验室M02研究组研究员韩秀峰课题组很早就研究并注意到自旋轨道力矩效应的重要性和潜在应用价值，并于2009年最早申请了一个利用自旋轨道力矩翻转磁矩并应用于磁随机存储器和自旋逻辑的中国发明专利。
此后，该研究组一直坚持研究自旋轨道力矩效应及其相关自旋电子学原型器件探索，先后从实验和理论角度清楚表明了两类自旋轨道力矩—类阻尼力矩和类场力矩对磁矩翻转过程的影响。实验演示了利用自旋霍尔效应设计多功能可编程自旋逻辑阵列器件的可行性和可实现途径，并实现了零外加磁场条件下的自旋轨道力矩翻转。
最近，M02研究组在原有研究基础上创新性地利用磁性材料层间耦合效应替代原有自旋轨道力矩器件工作所需的外加磁场，在完全不依赖外加磁场的条件下，实现了纯电学手段操控的多模态自旋轨道力矩翻转。并且基于这一原理，在单一自旋霍尔逻辑单元中实现了多种逻辑功能的可编程操作。
这种自旋逻辑方案，实现了不需要外磁场辅助的、纯电学操控的自旋霍尔逻辑器件，并且保持了原有方案的数据非易失性、逻辑单元的多功能性和可编程性，且便于与CMOS工艺相兼容。这一进展使得自旋霍尔逻辑器件朝实用化方向和自旋逻辑运算存储一体化又迈进了一大步，具有非常重要的科学和应用价值。