大阪大学 由于焦耳加热引起的温度升高被金属磁体(自由层)和绝缘体之间的界面处的界面热阻增强，因为散热受到抑制
温度升高会改变自由层的磁极方向(红色箭头)
黑色箭头代表固定层的磁极方向
学分:大阪大学、国家高级工业科学技术研究所和格勒诺布尔阿尔卑斯大学 大阪大学的研究人员与国家高级工业科学技术研究所(AIST)和格勒诺布尔阿尔卑斯大学合作，报道了一种通过高速加热来控制纳米磁体方向的有效技术
研究人员还发现纳米磁铁可以放大微波信号
该小组的成果将有助于降低磁阻随机存取存储器(MRAM)和人工智能(人工智能)设备的功耗
这将使人工智能设备更有效地读写内存，从而抑制人工智能功能(如机器学习和决策)的功耗
这是迈向超级智能社会的又一步
降低信息和通信设备的功耗意味着它们可以长时间运行，即使在灾难发生时也是如此
自旋电子学是一个被广泛研究的领域，其中MRAM技术是利用磁隧道结发展起来的
MRAM利用磁极的方向来存储信息，因此它可以在没有备用电源的情况下保留内存
利用这些技术，研究人员试图降低人工智能设备的能耗
通过使用小电流和电压来控制MTJ的磁对准，可以降低器件功耗
然而，自旋转移力矩MRAM (STT-MRAM)的问题是，当它的写入速度高时，它的电压迅速增加，使用大量的功率
研究小组发现，通过控制外加电压改变MTJ的磁各向异性，可以用比STT-MRAM更少的能量写入信息
为了使这种方法实用，有必要增加压控磁各向异性的大小
除了寻找合适的材料之外，还寻求改变磁各向异性的其他方法
自由层磁极各向异性的DC电压依赖性
实心和空心方块代表电压扫描方向
红线是数据的拟合
黄色和蓝色虚线分别代表拟合的线性和二次分量
前者是常规电压诱导的线性磁各向异性变化，后者是焦耳热诱导的磁各向异性变化
学分:大阪大学、国家高级工业科学技术研究所和格勒诺布尔阿尔卑斯大学 研究人员通过焦耳加热成功地在具有双绝缘层的MTJ中诱发了巨大的磁各向异性变化
随着MTJ金属(自由)层温度的升高，磁各向异性发生变化，因此改变磁极方向成为可能
他们发现磁各向异性取决于焦耳加热产生的偏压
这表明焦耳加热引起的温度升高改变了磁各向异性
当研究人员评估给定电场的磁各向异性变化的最大值时，热效应的大小为300 fJ/Vm，这几乎与使用纯电子效应的磁各向异性(VCMA)的快速电压控制的最大值相同
虽然热效应电流比VCMA大得多，但对于高速应用，它比STT更有效
此外，该值将通过改善MTJ的供热系统而增加
研究小组还发现，利用巨大的磁各向异性变化，微波被MTJ放大
微波放大以前曾试图使用微波频率磁场；然而，通过常规方法获得的微波功率是0
005，没有放大
该组的微波功率反射率达到1
6磁场为50 mT，微波频率为0
4 GHz也就是说，与输入微波相比，微波被放大了大约60%
微波放大示意图(左)和微波功率反射率谱的磁场相关性(右)
反射的微波被直流电压偏置的MTJ放大
在我们的实验中，我们获得了大于1的微波功率反射率
6在50 mT的外部磁场和0
4 GHz
学分:大阪大学、国家高级工业科学技术研究所和格勒诺布尔阿尔卑斯大学 第一作者米诺里·后藤说:“我们的研究是第一份使用自旋电子器件进行微波放大的报告
这项研究将为开发高性能微波器件开辟道路
展望未来，我们预计我们的技术将应用于具有高灵敏度和高输出的新型微波设备
这也将有助于MRAM和人工智能硬件的低功耗技术
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