Forskere demonstrerer eksistensen af ​​en ny form for magnetoresistens, der involverer topologiske isolatorer

Fra forskellige magnetbånd, disketter og computerharddiske, magnetiske materialer har lagret vores elektroniske oplysninger sammen med vores værdifulde viden og erindringer i godt et halvt århundrede.

I de senere år har de nye typer fænomener kendt som magnetoresistens, hvilket er et materiales tendens til at ændre sin elektriske modstand, når et eksternt påført magnetfelt eller dets egen magnetisering ændres, har fundet sin succes i harddiskens læsehoveder, magnetfeltsensorer og den stigende stjerne i hukommelsesteknologierne, den magnetoresistive random access -hukommelse.

En ny opdagelse, ledet af forskere ved University of Minnesota, demonstrerer eksistensen af ​​en ny form for magnetoresistens, der involverer topologiske isolatorer, der kan resultere i forbedringer i fremtidig computing og computerlagring. Detaljerne i deres forskning er offentliggjort i det seneste nummer af det videnskabelige tidsskrift Naturkommunikation .

"Vores opdagelse er en manglende brik i puslespillet for at forbedre fremtiden for lavt strømforbrug og hukommelse til halvlederindustrien, herunder hjernelignende computing og chips til robotter og 3D magnetisk hukommelse, "sagde University of Minnesota Robert F. Hartmann, professor i el- og computerteknik, Jian-Ping Wang, direktør for Center for Spintronic Materials, Grænseflader, og Novel Structures (C-SPIN) baseret på University of Minnesota og medforfatter af undersøgelsen.

Ny teknologi ved hjælp af topologiske isolatorer

Mens magnetisk optagelse stadig dominerer datalagringsapplikationer, den magnetoresistive random access -hukommelse er gradvist ved at finde sin plads inden for computerhukommelse. Udefra, de er i modsætning til harddiskdrevene, der har mekanisk roterende diske og svingende hoveder - de ligner mere enhver anden type hukommelse. De er chips (solid state), som du finder ved at blive loddet på printkort i en computer eller mobilenhed.

For nylig, en gruppe materialer kaldet topologiske isolatorer har vist sig yderligere at forbedre skriveenergieffektiviteten af ​​magnetoresistive random access -hukommelsesceller i elektronik. Imidlertid, den nye enhedsgeometri kræver et nyt magnetoresistensfænomen for at udføre hukommelsescellens læsefunktion i 3D -system og netværk.

Efter den nylige opdagelse af den ensrettede spin Hall -magnetoresistens i et konventionelt metallagssystem af metal, forskere ved University of Minnesota samarbejdede med kolleger ved Pennsylvania State University og demonstrerede for første gang eksistensen af ​​sådan magnetoresistens i de topologiske isolator-ferromagnet-dobbeltlag.

Undersøgelsen bekræfter eksistensen af ​​en sådan ensrettet magnetoresistens og afslører, at vedtagelsen af ​​topologiske isolatorer, sammenlignet med tungmetaller, fordobler magnetoresistanceydelsen ved 150 Kelvin (-123,15 Celsius). Set fra et applikationsperspektiv, dette arbejde giver den manglende brik i puslespillet til at oprette en foreslået 3D- og tværstangstype computer- og hukommelsesenhed, der involverer topologiske isolatorer ved at tilføje den tidligere manglende eller meget ubelejlige læsefunktion.