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安徽大學在磁存儲研究上獲重要進展

2022年03月29日 08:16:52 來源: 安徽日報

    記者3月28日從安徽大學獲悉,該校新型磁性材料與記憶體件研究團隊利用聚焦離子束微納器件制備和原位洛倫茲電鏡表徵技術,首次實現了奈米條帶記憶體件結構單元中電流誘導磁斯格明子的寫入、刪除及尋址一體化精準操控,為構築拓撲磁性記憶體提供了原理性支撐,相關研究成果發表在《自然·通訊》上。

    資訊存儲是當前大數據技術、人工智慧、5G通信的基石,是大國科技競爭的焦點、國家戰略部署的核心技術之一。磁性材料儲存了全球約70%的數據,是資訊戰中的關鍵材料。但傳統的磁存儲技術由于現有磁性材料的超順磁極限等限制,已經趨于密度和速度極限。尋找新型磁性材料以構築高性能磁記憶體已經發展成國家資訊材料領域的重大需求。2009年,德國科學家在一類手性金屬磁性材料中,發現一種具有非平庸拓撲特性的磁結構,稱之為磁斯格明子。其具有尺寸小、穩定性高、電流易操控等優點,有望作為下一代數據載體,構築突破傳統磁存儲技術限制的磁電子學器件。

    磁斯格明子記憶體的設計方案早在2013年就已被提出,但在實驗上遇到了極大挑戰。其關鍵在于器件設計要在奈米條帶邊緣制備一個與單個磁斯格明子大小和形狀均可比擬的幾何缺口,以實現拓撲磁存儲的寫入和擦除功能。然而,利用傳統技術制備的奈米條帶厚度和形狀不均勻,導致驅動磁斯格明子運動所需電流密度大且不均勻,會産生高的焦耳熱效應,導致磁斯格明子可控性差。同時,用傳統技術制備出的缺口特徵尺寸在微米量級,遠大于理論設計尺寸,使得磁斯格明子産生極不可控。以上原因導致在一個奈米器件結構單元中同時實現數據的寫、擦除及尋址三個功能一直無法實現。

    針對這些問題,安大研發團隊設計並研制出易于精細加工奈米微結構的透射電鏡原位加電晶片,擴展了洛倫茲透射電鏡原位加電功能。同時,基于前期聚焦離子束樣品制備技術的積累,制備出可控制、厚度均勻、表面平整的器件CoZnMn奈米結構單元,實現了電流脈衝誘導的磁斯格明子産生和寫入。並通過控制脈衝的寬度及電流密度實現了産生磁斯格明子的步進運動尋址。實驗還發現可以通過控制電流脈衝方向,利用邊緣缺口消除斯格明子,最終在一個器件結構單元中實現了磁斯格明子産生、擦除和驅動運動一體化電操控,展示了原理性器件寫、擦除和尋址功能。(記者 陳婉婉)

    

[責任編輯: 周雨濛 ]
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