磁存儲(chǔ)材料新技術(shù) 可提升信息存儲(chǔ)速度和密度

在信息爆炸的時(shí)代，信息存儲(chǔ)尤為關(guān)鍵。記者了解到，近期我國(guó)科研人員突破了原子級(jí)平整反鐵磁金屬單晶薄膜的關(guān)鍵制備技術(shù)，使超快速響應(yīng)超高密度反鐵磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的研制成為可能，有望大幅提升手機(jī)、計(jì)算機(jī)等信息產(chǎn)品運(yùn)行速度。

該研究由北京航空航天大學(xué)材料學(xué)院磁性功能材料研究團(tuán)隊(duì)、華中科技大學(xué)物理學(xué)院、中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所加工平臺(tái)合作完成，相關(guān)成果近日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志上發(fā)表。

磁性功能材料是大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)械硬盤的核心材料，相較于傳統(tǒng)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，磁存儲(chǔ)器件依賴非易失量子自旋屬性，儲(chǔ)存能力更加穩(wěn)定。反鐵磁材料便是一類新型磁存儲(chǔ)材料，作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，相鄰數(shù)據(jù)位可以密排列以提升存儲(chǔ)密度，并且可使數(shù)據(jù)寫入速度大幅提升。

據(jù)了解，此前已有的反鐵磁存儲(chǔ)器件的電信號(hào)輸出，主要依賴面內(nèi)電子輸運(yùn)的各向異性磁電阻效應(yīng)，高低阻態(tài)之間的電阻差值很小，常溫下數(shù)據(jù)寫入后難以有效讀出，導(dǎo)致出現(xiàn)亂碼等無效儲(chǔ)存情況。

“就像流水一樣，高低落差越大，水流越順暢。這里的高低阻態(tài)之間的電阻差值變大，數(shù)據(jù)寫入后才能被電路更清晰地識(shí)別出來。”該論文第一單位通訊作者、北京航空航天大學(xué)材料學(xué)院教授劉知琪舉例說。

劉知琪介紹，科研團(tuán)隊(duì)突破了原子級(jí)平整反鐵磁金屬單晶薄膜的關(guān)鍵制備技術(shù)，通過界面應(yīng)力誘導(dǎo)非共線反鐵磁單晶薄膜的晶格四方度變化，產(chǎn)生了單軸磁各向異性，以及顯著的反常霍爾效應(yīng)。基于該反?；魻栃?yīng)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了全反鐵磁異質(zhì)界面（共線反鐵磁/非共線反鐵磁）的交換偏置效應(yīng)，從而設(shè)計(jì)制備出多層膜新型全反鐵磁存儲(chǔ)器件，大幅提升了數(shù)據(jù)讀出可靠性。

“新型反鐵磁存儲(chǔ)器件實(shí)現(xiàn)了垂直電子輸運(yùn)，對(duì)比原有面內(nèi)電子輸運(yùn)的反鐵磁存儲(chǔ)器件，它的常溫高低阻態(tài)差值提升了近3個(gè)數(shù)量級(jí)，從而有望使信息存儲(chǔ)速度和密度大幅提升。”該論文另一通訊作者、北京航空航天大學(xué)材料學(xué)院教授蔣成保說。

審核編輯 ：李倩