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我院自旋电子学团队研制出有望取代二进制的十态存储器

发布日期:2018-11-19   点击量:


了满足人们日益增长的低功耗、高密度信息存储的需求,科学家们提出了研制非易失多态存储器,以替代目前只能存储“0”“1”的二态存储器。当前计算机的存储和运算都使用二进制,这得益于实验上比较容易获得两个稳定的磁化状态或电压态,分别用于表示“0”“1”。然而,要进一步提高存储密度和降低功耗,二态存储器件面临着巨大的挑战。如果能在一个器件上制备出十个状态,直接用于“0”“9”的数据存储,进而研制出基于十进制的新型计算机,不仅能极大的提高信息存储密度、降低功耗,甚至还能促进神经网络、人工智能的快速发展。

要实现非易失多态存储,其最大的挑战是如何找到稳定的、容易用常规的电学或磁学方法反复读写的多个状态。近年来,虽然研究者已经尝试基于相变、电致阻变、多铁性等多种方法来实现非易失多态存储,但很难超过4态存储。山东大学物理学院的自旋电子学团队,提出通过调控铁磁材料的剩磁状态,可以获得十个甚至更多可反复读写的非易失态。利用上述原理,团队成员制备了Co/Pt磁性多层膜、CoFeB/MgO/CoFeB磁性隧道结,成功演示了磁“写”电“读”的10态存储。首先用不同的磁场写出10个不同的剩磁状态,然后用反常霍尔效应或隧穿磁电阻效应读出相应的10个状态。由于铁磁材料已经在日常生活及工业生产中获得了广泛应用,因此这种基于剩磁状态调控的方法可以推广到其它多磁畴结构的磁性异质结中,具有广阔的应用前景。

相关研究成果以Ten States of Nonvolatile Memory through Engineering Ferromagnetic Remanent Magnetization为题发表在Advanced Functional Materials 杂志上。文章第一作者为博士生钟海,颜世申教授和田玉峰副研究员为共同通讯作者。文章的合作者还有陈延学、柏利慧、康仕寿教授,以及中科院物理所的蔡建旺研究员、中科院宁波所的李润伟研究员、阿卜杜拉国王科技大学的张西祥教授等。该研究工作得到了国家自然科学基金重点项目和科技部量子调控专项的资助。论文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.201806460

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