Группа исследователей предложила новую концепцию устройств памяти на основе магнитов, которая может произвести революцию в устройствах хранения информации благодаря их потенциалу крупномасштабной интеграции, энергонезависимости и высокой долговечности.
Подробная информация об их выводах была опубликована в журнале Связь с природой 7 марта 2024 года.
Устройства спинтроники, представленные магнитной памятью с произвольным доступом (MRAM), используют направление намагничивания ферромагнитных материалов для запоминания информации. Благодаря своей энергонезависимости и низкому энергопотреблению устройства спинтроники, вероятно, будут играть ключевую роль в будущих компонентах хранения информации.
Однако устройства спинтроники на основе ферромагнетиков имеют потенциальный недостаток. Ферромагнетики генерируют вокруг себя магнитные поля, которые воздействуют на близлежащие ферромагнетики. В интегрированном магнитном устройстве это приводит к перекрестным помехам между магнитными битами, что ограничивает плотность магнитной памяти.
Исследовательская группа, в которую входили Хидетоши Масуда, Такеши Секи, Есинори Оносе и другие из Института исследований материалов Университета Тохоку, а также Дзюн-итиро Оэ из Университета Тохо, продемонстрировала, что магнитные материалы, называемые спиральными магнитами, могут быть использованы для устройства магнитной памяти, которое должно решить проблему магнитного поля.
В спиральных магнитах направления магнитных моментов атомов упорядочены по спирали. Правосторонность или левосторонность спирали, называемая хиральностью, может быть использована для запоминания информации. Магнитные поля, индуцируемые каждым атомным магнитным моментом, нейтрализуют друг друга, поэтому спиральные магниты не генерируют никакого макроскопического магнитного поля. "Устройства памяти, основанные на управляемости гелимагнетиков, свободные от перекрестных помех между битами, могли бы проложить новый путь для повышения плотности памяти", - говорит Масуда.
Исследовательская группа продемонстрировала, что хиральная память может записываться и считываться при комнатной температуре. Они изготовили эпитаксиальные тонкие пленки гелимагнетика MnAu комнатной температуры2 и продемонстрировали переключение хиральности (правосторонности и левосторонности спирали) импульсами электрического тока в магнитных полях. Кроме того, они изготовили двухслойное устройство, состоящее из MnAu2 и Pt (платина) и продемонстрировал, что память хиральности может считываться как изменение сопротивления даже без использования магнитных полей.
"Мы раскрыли потенциальную возможность хиральной памяти в спиральных магнитах для устройств памяти следующего поколения; она может предложить биты памяти высокой плотности, энергонезависимые и высокостабильные", - добавляет Масуда. "Мы надеемся, что это приведет к созданию в будущем устройств хранения данных со сверхвысокой плотностью информации и высокой надежностью".
Комментарии