Uusi materiaali SOT-muisteille

Tekoälyn ja big data -teknologioiden kehittyessä nopeasti laskentatehon ja energiatehokkuuden kysyntä kasvaa räjähdysmäisesti.

Spin-orbit vääntömomentti (SOT) -teknologia, joka hyödyntää elektronien spiniä magneettisten momenttien manipulointiin, on johtava haastaja seuraavan sukupolven nopealle ja kestävälle magneettiselle RAM-muistille (MRAM).

Nykyisillä SOT-piireillä on kuitenkin suuri haaste: ne vaativat suuria kirjoitusvirran tiheyksiä, mikä johtaa liialliseen virrankulutukseen ja lämpenemisongelmiin. Uusien materiaalien löytäminen, joilla on korkea varaus-spin-muunnoshyötysuhde, on ratkaisevan tärkeää tämän pullonkaulan poistamiseksi.

Kiinan tiedeakatemian (CAS) Ningbon materiaalitekniikan ja -tekniikan instituutin (NIMTE) tutkimusryhmä teki hiljattain uraauurtavan edistysaskeleen topologisessa spintroniikassa. He osoittivat symmetriatehostetun topologisen Dirac-puolimetallitilan kuusikulmaisessa oksidissa SrIrO3 ja hyödynsivät sen ainutlaatuista elektronista rakennetta saavuttaakseen ennätyksellisen varaus-spin-muunnoshyötysuhteen ja erittäin pienen tehonkulutuksen omaavan magneettisen kytkennän.

Prototyyppirakenteissa tiimi saavutti kohtisuoran magnetointikytkennän erittäin pienellä virrantiheydellä. Tämä edustaa yhtä tähän mennessä raportoiduista alhaisimmista tehohäviötasoista ja on merkittävästi parempi kuin valtavirran raskasmetallit (kuten platina ja volframi) ja muut topologiset materiaalit. Tämä saavutus ratkaisee tehokkaasti spintronisten laitteiden kriittisen pullonkaulan, joka on korkea energiankulutus.

Tämä tutkimus menee yksittäisen materiaalin löytämistä pidemmälle. Se onnistuu kuromaan umpeen kuilun abstraktin kristallografisen symmetrian ja käytännön rakenteiden suorituskyvyn välillä. Toisin kuin aiemmat tutkimukset, tämä työ asettaa epäsymmorfisen symmetrian vankaksi ja yleismaailmalliseksi kriteeriksi korkean suorituskyvyn spintronisten materiaalien seulonnalle ja suunnittelulle.

Näin ollen tämä tutkimus tarjoaa kriittisen materiaalisen alustan ja tieteellisen perustan seuraavan sukupolven erittäin pienen tehonkäytön spintronisten piirien kehittämiselle, mikä voi nopeuttaa vihreiden laskentateknologioiden kehitystä.

Aiheesta aiemmin:

Vähemmän energiaa käyttäviä muistitekniikoita

Uusi materiaali voisi vähentää elektroniikan tehokulutusta