研究人員打破磁記憶速度記錄
Spintronic 器件是傳統計算機芯片的有吸引力的替代品，提供高能效且相對易於大規模製造的數字信息存儲。然而，與傳統的電子芯片相比，依賴磁力存儲器的這些器件仍然受到相對緩慢的速度的阻礙。
在《自然電子》雜誌上發表的一篇論文中，一個國際研究小組報告了磁化轉換的新技術——用於將信息"寫入"磁存儲器的過程——比最先進的自旋電子設備快了近100倍。這一進步可能導致計算機芯片的超高速磁存儲器的發展，即使沒有電量，也會保留數據。
在這項研究中，研究人員報告説，使用極短的6秒電脈衝來切換磁性器件中薄膜的磁化，具有極高的能效。皮秒是千億分之一秒。
這項研究由法國洛林L'Mour大學國家科學研究中心（CNRS）研究員喬恩·戈爾洪（Jon Gorchon）領導，他與法國洛林·拉穆爾大學合作，與加州大學伯克利分校電氣工程和計算機科學教授傑弗裏·博科和以及加州大學河濱分校機械工程和材料科學與工程助理教授理查德·威爾遜合作。該項目開始於加州大學伯克利分校，當時戈洪和威爾遜是博科實驗室的博士後研究人員。
在傳統的計算機芯片中，二進制數據的 0 和 1 存儲為單個硅晶體管的"開"或"關"狀態。在磁存儲器中，這些相同的信息可以存儲為磁化的相反極性，通常被認為是"向上"或"向下"狀態。這種磁性存儲器是磁性硬盤內存的基礎，該技術用於在雲中存儲大量數據。
磁性存儲器的一個關鍵特徵是數據是"非易失性"，這意味着即使沒有通電，信息也保留下來。
"將磁性存儲器直接集成到計算機芯片中一直是一個長期追求的目標，"Gorchon説。這將允許在電源關閉時保留片上的本地數據，並且能夠比從遠程磁盤驅動器中獲取信息的速度要快得多。
磁器件與電子集成的潛力正在自旋電子領域被探索，其中微小的磁性器件由傳統電子電路控制，全部在同一芯片上。
最先進的自旋電子學是用所謂的自旋軌道扭矩裝置完成的。在這樣的裝置中，磁膜（磁位）的一小塊區域沉積在金屬絲的頂部。流經導線的電流通向具有磁力的電子流，這也稱為自旋。這反過來又對磁位施加磁扭矩（稱為自旋軌道扭矩）。然後，旋轉軌道扭矩可以切換磁位極性。
迄今開發的最先進的自旋軌道扭矩器件需要至少一納秒（百萬分之一秒）的電流脈衝來切換磁位，而最先進的計算機芯片中的晶體管只需1至2秒才能切換。這導致整個電路的速度受到慢磁開關速度的受限。
在這項研究中，研究人員將6秒寬的電流脈衝沿着傳輸線發射成鈷基磁位。然後證明鈷位的磁化通過自旋軌道扭矩機制進行可靠切換。
雖然電流加熱在大多數現代設備中是一個使人衰弱的問題，但研究人員指出，在這個實驗中，超快加熱有助於磁化反轉。
"磁鐵對長時間加熱和短時間尺度加熱的反應不同，"威爾遜説。當加熱速度如此之快時，只有少量能改變磁性屬性，以幫助反轉磁體的方向。
事實上，初步的能源使用估計是令人難以置信的希望;這種"超快"自旋軌道扭矩裝置所需的能量幾乎比在較長時間尺度下運行的傳統自旋電子器件小兩個數量級。
Bokor 説："這種新型超高速磁交換工藝的能效很高，非常值得歡迎。這種高速、低能耗的自旋電子器件可以潛在地解決當前處理器級內存系統的性能限制，還可用於邏輯應用。
研究人員使用的實驗方法也提供了一種新的方法來觸發和探測超快時間尺度的自旋電子現象，這將有助於更好地瞭解自旋軌道扭矩等現象中的基礎物理。