一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)在尋求高密度、低功耗非易失性磁存儲(chǔ)器方面取得了重要的里程碑。“我們建立了一種新方法，無(wú)需外部磁場(chǎng)即可在垂直磁化鐵磁體上實(shí)現(xiàn)磁化反轉(zhuǎn)，”該研究的合著者、東北大學(xué)工程研究生院教授 Makoto Kohda 說(shuō)。

自旋電子器件優(yōu)化了電子的固有自旋及其相關(guān)的磁運(yùn)動(dòng)。隨著社會(huì)需要性能更好、功耗更低的電子產(chǎn)品，自旋電子學(xué)將在下一代納米電子設(shè)備中發(fā)揮重要作用。

從充電電流轉(zhuǎn)換而來(lái)的自旋電流在鐵磁體上產(chǎn)生自旋軌道轉(zhuǎn)矩 (SOT)，從而實(shí)現(xiàn)磁化的電氣控制。目前，這是單向完成的，并且必須使用外部磁場(chǎng)來(lái)切換垂直磁化鐵磁體。所謂的無(wú)場(chǎng)切換，以及降低電流密度以降低能耗，對(duì)于商業(yè)可行性至關(guān)重要。

Kohda 和他的團(tuán)隊(duì)包括來(lái)自東北大學(xué)工程研究生院的名譽(yù)教授 Junsaku Nitta 和來(lái)自韓國(guó)高級(jí)科學(xué)技術(shù)研究院 (KAIST) 的同事，如研究員 Jeonchun Ryu、Byong-Guk Park 教授和 Kyung-Jin Lee 教授。

他們利用在各個(gè)方向產(chǎn)生的自旋來(lái)使用多晶 CoFeB/Ti/CoFeB 創(chuàng)建無(wú)場(chǎng)切換——這很重要，因?yàn)檫@種材料已經(jīng)用于自旋電子器件的大規(guī)模生產(chǎn)。此外，與現(xiàn)有的基于自旋電流的磁化反轉(zhuǎn)相比，新方法的電流密度降低了 30% 。

“國(guó)際合作是展示下一代非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)的關(guān)鍵。我們下一步將把這一原理應(yīng)用到自旋電子設(shè)備的量產(chǎn)中，以幫助引入物聯(lián)網(wǎng)和人工智能所需的節(jié)能技術(shù)，”補(bǔ)充說(shuō)科達(dá)。

該團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果于2022 年 4 月 7 日 發(fā)表在《自然電子學(xué)》雜志上。