2020-04-27 22:55:01
低功耗数据存储的新突破具有超薄绝缘层的微型铁磁体

低功耗数据存储的新突破具有超薄绝缘层的微型铁磁体.jpg

控制铁磁体制成的电极的磁化能力可以帮助开发用于自旋电子应用的更节能的设备,包括数据存储技术,可穿戴电子设备和可植入医疗设备。

在对容量越来越大的信息存储技术的需求的推动下,称为磁隧道结(MTJ)的微型设备已成为一种存储大量数据的有前途的方法。

MTJ由被超薄绝缘层隔开的微小铁磁体组成。它们的电阻可在低态和高态之间切换(对应于二进制位零和一),因此可用于将信息存储在磁阻随机存取存储器和其他自旋电子器件中。

传统上,这种切换使用磁场,自旋轨道转矩或自旋传递转矩,这会向设备施加高电流密度,然后耗散大量能量。

现在,来自中国国防科技大学的KAUST同事和科学家Aitian Chen已经在铁电衬底上制造了MTJ。这些可以仅通过电压来控制,从而大大降低了能耗。

Chen解释说:“将自旋电子学与多铁磁性材料集成在一起,可以使MTJ的磁性能和电性能耦合起来,并且是MTJ节能运行的一种有前途的方法。”

为了控制MTJ的电压,研究人员首先使用KAUST先进的溅射和光刻设备将高质量的MTJ膜沉积到铁电基板上。接下来,他们使用光刻和离子铣削制造了器件。

通过向铁电基板施加电压,团队可以在反平行和平行状态(分别对应于高电阻和低电阻)之间切换MTJ的磁化配置。

利用铁电基板上的成对电极产生压电应变,他们能够通过应变介导的磁电耦合来调制铁磁层的磁化强度。

“目前,我们需要两对电极来实现对MTJ的完全控制,但是操作非常复杂。我们现在正在寻求仅使用一对电极来简化操作,” Chen说。

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