توسط دانشگاه توکیو30 نوامبر 2020
گشتاور شبه میدان سعی می کند تا مغناطش را با سطح مواد هماهنگ کند ، اما برای کار به عنوان یک دستگاه حافظه ، مغناطیسش باید عمود بر این باشد.
محققان یک قدم به تحقق نوع جدیدی از حافظه نزدیک ترند که مطابق با اصول اسپینترونیک کار می کند که مشابه ، اما متفاوت از الکترونیک است. نیمه هادی فرومغناطیسی مبتنی بر گالیم آرسنید که می تواند با تغییر حالت مغناطیسی سریع آن در حضور یک جریان القایی با قدرت کم ، به عنوان یک حافظه عمل کند. پیش از این ، چنین سوئیچ مغناطیسی ناشی از جریان ناپایدار بود و انرژی زیادی را جذب می کرد ، اما این ماده جدید هم بی ثباتی را مهار می کند و هم مصرف برق را کاهش می دهد.
حوزه محاسبات کوانتومی اغلب در مطبوعات فنی پوشش می یابد. با این حال ، یک زمینه نوظهور دیگر که در امتداد خطوط مشابه قرار دارد ، نادیده گرفته می شود ، و آن اسپینترونیک است. به طور خلاصه ، دستگاه های اسپینترونیک می توانند جای برخی از دستگاه های الکترونیکی را بگیرند و عملکرد بالاتری را در سطح کم انرژی ارائه دهند. دستگاه های الکترونیکی از حرکت الکترون برای برق و ارتباط استفاده می کنند. در حالی که دستگاههای اسپینترونیک از خاصیت قابل انتقال الکترونهای ساکن ، حرکت زاویه ای یا چرخش آنها استفاده می کنند. این کمی شبیه این است که افراد بخواهند پیامی را از یکی به دیگری منتقل کنند تا اینکه شخصی را از یک سر به طرف دیگر بکشاند. این حالت تلاش مورد نیاز برای انجام توابع محاسباتی یا حافظه را کاهش می دهد.
دستگاه های حافظه مبتنی بر Spintronic رایج می شوند زیرا دارای ویژگی مفیدی در غیر فرار بودن هستند ، به این معنی که وقتی در حالت خاصی قرار گرفتند ، آن حالت را حتی بدون برق نیز حفظ می کنند. حافظه رایج رایانه ای مانند DRAM و SRAM ساخته شده از نیمه هادی های معمولی با خاموش شدن حالت خود را از دست می دهد. در هسته دستگاه های حافظه اسپینترونیک تجربی ، مواد مغناطیسی وجود دارد که می تواند در جهت مخالف مغناطیسی شود تا حالت های باینری آشنا 1 یا 0 را نشان دهد و این تعویض حالت ها می تواند خیلی سریع اتفاق بیفتد. با این حال ، یک جستجوی طولانی و دشوار برای یافتن بهترین مواد برای این کار انجام شده است ، زیرا مواد اسپینترونیک مغناطیسی مسئله ساده ای نیستند.
دانشیار شینوبو اوهیا از مرکز شبکه تحقیقات اسپینترونیک در دانشگاه توکیو گفت: “مغناطش کردن یک ماده مشابه چرخش یک وسیله مکانیکی است.” “در سیستمهای چرخشی به نام گشتاور نیروهایی چرخشی وجود دارد ؛ به همین ترتیب در سیستمهای اسپینترونیک گشتاورهایی به نام گشتاورهای چرخشی وجود دارد ،که البته مبتنی بر مکانیکی کوانتومی هستند و نه کلاسیک. در میان گشتاورهای چرخشی ،” گشتاور ضد میراگر ” به سوئیچینگ مغناطیس کمک می کند ، در حالی که “گشتاور میدان مانند” می تواند در برابر آن مقاومت کند ، و سطح جریان مورد نیاز برای انجام سوئیچ را افزایش می دهد. ما می خواهیم این را مهار کنیم. “
اوهیا و تیمش مواد مختلف و اشکال مختلف آن مواد را آزمایش کردند. در مقیاس های کوچک ، گشتاور ضد میراگر و گشتاور میدان مانند بسته به پارامترهای فیزیکی مانند جهت و ضخامت جریان می توانند بسیار متفاوت عمل کنند. محققان دریافتند که با فیلم های نازک یک نیمه هادی فرومغناطیسی مبتنی بر آرسنید گالیوم با ضخامت فقط 15 نانومتر ، گشتاور نامطلوب مانند میدان سرکوب می شود. این بدان معنی است که سوئیچینگ با کمترین جریان ثبت شده برای این نوع فرآیند رخ داده است.
https://techxplore.com
