Ny magnetoresistance-effekt fører til fire-staters hukommelsesenhed

(Phys.org) - I 2015, forskere opdagede en ny magnetoresistance -effekt - det vil sige en ny måde, hvorpå magnetisering påvirker et materiales elektriske modstand - men endnu ikke havde fundet en lovende anvendelse til opdagelsen, ud over de eksisterende teknologier. Nu i et nyt papir, de samme forskere har vist, at effekten kan bruges til at designe minder med fire forskellige stabile magnetiske tilstande, gør det muligt for hukommelserne at gemme fire informationsstykker i en enkelt magnetisk struktur.

Forskerne, Kan Onur Avci et al., på MIT og ETH Zürich, har udgivet et papir om det nye hukommelseskoncept i en nylig udgave af Anvendt fysik bogstaver .

"Med en vis enhed og strukturel optimering, bitdensiteten af ​​eksisterende random access memory -enheder kan øges af flere faktorer, med mulighed for helelektrisk drift, "Fortalte Avci Phys.org .

Magnetoresistance -effekter går tilbage til omkring 1850, da Lord Kelvin demonstrerede, at påføring af et magnetfelt på en metalgenstand øger objektets elektriske modstand i en retning og reducerer den i vinkelret retning. Siden da, flere andre typer magnetoresistens er blevet opdaget. Især, Albert Fert og Peter Grünberg vandt Nobelprisen i fysik i 2007 for deres opdagelse af kæmpe magnetoresistens, som bruges til at lave magnetfelt sensorer, der findes på mange af harddiskene i nutidens computere.

I 2015, forskere opdagede den nyeste magnetoresistance -effekt, kaldes ensrettet spin Hall magnetoresistance. Denne effekt adskiller sig fra andre former for magnetoresistans ved at ændringen i modstand afhænger af retningen af ​​enten magnetiseringen eller den elektriske strøm. Som forskerne forklarer, denne retningsafhængige virkning opstår, fordi de spinpolariserede elektroner skabt af spin Hall-effekten i et ikke-magnetisk lag afbøjes i modsatte retninger ved magnetisering af det tilstødende magnetiske lag.

Tidligere har denne nye effekt blev demonstreret i to-lags strukturer bestående af et ikke-magnetisk og et magnetisk lag. Men ved at tilføje endnu et magnetisk lag, forskerne opnåede en stor potentiel fordel for minder:evnen til at skelne mellem ikke bare to, men fire magnetiske tilstande. Andre typer magnetoresistanceeffekter er kun følsomme over for magnetiseringernes relative orientering (parallel eller antiparallel), selvom det er muligt at have fire forskellige magnetiske tilstande. Fordi den nye effekt er følsom over for magnetiseringsretningen for de enkelte lag, den kan skelne mellem alle fire stater.

Forskerne demonstrerede derefter fire forskellige modstandsniveauer svarende til de fire forskellige magnetiske tilstande i deres trelags enhed. De viste, at de fire modstandsniveauer kan aflæses ved en simpel elektrisk måling, baner vejen for udviklingen af ​​en helelektrisk multi-bit-per-celle hukommelsesenhed.

Forskerne forventer, at det vil være muligt at skalere denne hukommelsesenhed til højere bitdensiteter ved at tilføje flere lag, som realistisk kunne muliggøre otte forskellige magnetiseringstilstande, hver med sit eget unikke modstandsniveau. I fremtiden, forskerne planlægger også at lede efter materialer, der udviser en større ensrettet spin -magnetmotstandseffekt, hvilket yderligere ville forbedre disse hukommelsesenheders ydeevne.

© 2017 Phys.org