从磁带、软盘到计算机硬盘,磁性材料一直人们被用来储存电子数据和宝贵的知识与回忆,近日美国研究团队发现一种涉及“拓扑绝缘体”(topological insulators)的新形态磁阻效应(MR),可能将会改善未来计算机运算和存储的功能。 20180117-MRAM 近年来,磁阻效应已经在硬盘读写头中获得了成功,在这样的发展之下,虽然目前磁记录(magnetic recording)仍是数据储存应用的主流,但磁阻式随机存取内存(MRAM)已经逐渐在运算领域找到自己的位置。

从外观来看,相较起具有旋转盘片和磁头的硬盘,MRAM 看起来更像是其他类型的内存,以芯片的形式被焊接在计算机或手机的电路板上。

Phys.org 报导指出,随着近日一组有着拓扑绝缘体性质的材料被发现,未来 MRAM 的写入速度将有望进一步提升,但这个新的装置结构同时也需要一个新的磁阻现象,才能在 3D 系统和网络中达到读取功能。

继日前在传统金属双层材料系统中发现单向的自旋霍尔磁阻(unidirectional SMR),明尼苏达大学的研究人员与宾州大学同事合作,并首次在拓扑绝缘体“铁磁双层膜”中展示了这种磁阻效应的存在。

除此之外,研究也显示与重金属相比,在 150 K(摄氏 -123.15 度)时拓朴绝缘体的使用能让磁阻表现增加将近一倍,这项研究已经被刊载在最新一期的科学期刊《自然-通讯》(Nature Communications)中。

研究的合著作者、明尼苏达大学(UMN) C-SPIN 中心主任 Jian-Ping Wang 认为,这项发现将协助半导体产业面对低功耗运算和储存的未来趋势,发展类似大脑的运算功能、机器人所需芯片及 3D 磁芯内存。

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