由浦项科技大学主办 学分:浦项科技大学 韩国浦项科技大学和首尔国立大学的研究人员展示了一种提高非易失性磁存储设备MRAM存储单元能效的新方法
这一发现发表在《高级材料》杂志上，为未来基于自旋电子学的高能效磁性存储器打开了一扇令人兴奋的新窗口
在现代计算机中，随机存取存储器被用来存储信息
MRAM自旋轨道转矩磁随机存储器是下一代存储技术的主要候选之一，其目标是超越现有各种随机存储器的性能
MRAM系统的运行速度可能比现有最快的随机存取存储器(静态随机存取存储器)更快，即使在电源关闭后也能保存信息，而目前所有的快速随机存取存储器在电源关闭后都会丢失信息
然而，由于其高能量需求，目前的MRAM技术水平不能令人满意；写入信息需要大的能量供应(或大电流)
降低能源需求和提高能源效率是MRAM太阳能公司面临的一个突出问题
在索特-MRAM中，微小磁铁的磁化方向存储信息，写入量将磁化方向改变到所需的方向
磁化方向的改变是通过一种特殊的物理现象来实现的，这种现象被称为磁化方向改变，当施加电流时，磁化方向改变
为了提高能量效率，软磁体是微型磁体的理想材料选择，因为它们的磁化方向很容易被小电流改变
对于信息的安全存储来说，软磁体是一个糟糕的选择，因为它们的磁化方向可能会因热噪声或其他噪声而改变，即使不是有意的
由于这个原因，大多数制造MRAM软磁体的尝试都采用了硬磁体，因为它们磁化非常强，并且它们的磁化方向不容易被噪声改变
但是这种材料的选择不可避免地使MRAM太阳能公司的能源效率很低
基于Fe3GeTe2的非易失性存储器原型示意图
Fe3GeTe2是一种铁磁体，它的自旋(白色小箭头)指向同一个方向
自旋的方向定义了1或0个二进制位
a)记录信息0的初始状态
b)为了写入新信息，施加小电流(橙色箭头)，将材料从硬磁体改变为软磁体，使得存储的信息可以容易地修改(例如，从0到1)
c)一旦关闭电流，材料变回硬磁体，在阶段b)中写入的信息1可以在没有任何外部电源的情况下保持很长时间，使其成为非易失性存储器
信用:POSTECH &。首尔大学 由首尔国立大学物理系物理系教授李玹雨和物理系教授朴敬根(韩国基础科学研究所相关电子系统中心前副主任)领导的联合研究小组展示了一种在不牺牲安全存储需求的情况下提高能效的方法
他们报告说，超薄铁锗碲化物(Fe3GeTe2，FGT)——一种具有特殊几何对称性和量子特性的铁磁材料——在施加小电流时从硬磁体切换到软磁体
因此，当不打算写信息时，该材料保持为硬磁体，这有利于安全存储，并且只有当打算写时，该材料才切换到软磁体，从而提高能量效率
“层状材料的迷人特性总是让我感到惊讶:流经FGT的电流感应出一种非常不寻常的自旋轨道扭矩，这种扭矩改变了这种材料的能量分布，使其从硬磁体转变为软磁体
李教授解释说:“这与其他材料制造的固态继电器形成鲜明对比，后者可能改变磁化方向，但不能将硬磁体转换成软磁体。”
帕克教授的团队进行的实验表明，这种基于FGT的磁存储设备是非常节能的
具体而言，每施加电流密度下测得的固体氧化物燃料电池的量值比之前报道的固体氧化物燃料电池MRAM其他候选材料的量值大两个数量级
用铁磁金属Fe3GeTe2 (FGT，红色)建造的原型有一个巨大的SOT，其有效磁场强度比其他SOT-MRAM原型大两个数量级
研究人员测量了一个有效的磁场强度，这是由于对于1 mA/μm2的小电流密度，SOT约为50奥斯特
铁磁材料在居里温度(Tc)以下以相同的方向排列自旋
信用:POSTECH &。首尔大学 “用小电流控制磁性状态对于下一代节能设备至关重要
它们将能够存储更多的数据，并且能够比今天的电子存储器更快地访问数据，同时消耗更少的能量
张凯旋是帕克教授团队的领导者，他对研究自旋电子器件中相关量子物理的应用感兴趣
“我们的发现为使用二维层状磁性材料的电调制和自旋电子学应用开辟了一条迷人的途径，”李教授说道
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