铁电可调闪光的第一个例子为下一代磁存储器件带来了新的希望

2018年11月16日14:32:15 发表评论
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在数据存储密度和存储器件速度方面,我们正在达到硅功能的极限。潜在的下一代数据存储元件之一是磁性skyrmion。基础科学研究所(韩国IBS)内…

在数据存储密度和存储器件速度方面,我们正在达到硅功能的极限。潜在的下一代数据存储元件之一是磁性skyrmion。基础科学研究所(韩国IBS)内的相关电子系统中心的一个团队与中国科学技术大学合作,报告了小型和铁电可调谐的发现。在Nature Materials上发表,这项工作引入了新的引人注目的优势,使skyrmion研究更接近应用。

设想将存储器存储在skyrmions上 - 旋转自旋的稳定磁扰动(磁矩) - 读取和写入将更快,消耗更少的能量,并且产生比当前使用的磁隧道结更少的热量。在未来的存储器和逻辑器件中,1和0位分别对应于磁性skyrmion的存在和不存在。尽管在实验室中已经发现了许多skyrmion系统,但是为我们的技术需求生产可控的纳米尺寸的skyrmion仍然是非常具有挑战性的。

在这项研究中,研究人员发现,直径小于100纳米的skyrmions自发形成超薄材料,由一层钛酸钡(BaTiO3)和一层钌酸锶(SrRuO3)组成。低于160开尔文(-113摄氏度),SrRuO3是铁磁性的,这意味着其自旋以平行方式均匀排列。然而,当两层重叠时,特殊的磁性相互作用会使SrRuO3的自旋旋转,从而产生磁性物质。通过使用磁力显微镜和霍尔测量,在80开尔文(-193摄氏度)以下检测到这种特殊的磁结构。

此外,通过操纵BaTiO3层的铁电极化,该团队能够改变skyrmions的密度和热力学稳定性。调制是非易失性的(当电源关闭时它会持续存在),可逆和纳米级。

“磁性物质和铁电性是凝聚态物理学中的两个重要研究课题。它们通常是分开研究的,但我们将它们结合在一起,”该研究的第一作者王玲飞解释说。“这种相关性提供了一个理想的机会,可以将成熟的铁电设备的高可调性与skyrmions的优势集成到下一代存储器和逻辑器件中。”

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