Forskere tager et spin på magnetoresistiv RAM

Magnetoresistive Random Access Memory (MRAM) er topkandidaten til næste generations digital teknologi. Imidlertid, at manipulere MRAM effektivt og effektivt er udfordrende. Et tværfagligt forskerhold baseret på National Tsing Hua University (NTHU) i Taiwan, ledet af prof. Chih-Huang Lai, Institut for Materialevidenskab og Teknik, og prof. Hsiu-Hau Lin, Institut for Fysik har nu fået et gennembrud. Ved at tilføje et lag platin, der kun er et par nanometer tykt, deres enhed genererer spinstrøm for at skifte de fastgjorte magnetiske momenter efter behag - en opgave, der aldrig er blevet udført før. For hurtigere læsning og skrivning, reduceret strømforbrug og opbevaring af data på grund af strømafbrydelse, MRAM er særligt lovende.

På nuværende tidspunkt, informationsbehandling i digitale enheder udføres hovedsageligt ved hjælp af dynamisk random access memory (DRAM), men den bruger betydelig strøm og står over for alvorlige forhindringer, når den er reduceret i størrelse. DRAM bruger ladningen af ​​elektroner. "Men elektroner har både ladning og spin, " sagde Lai. "Hvorfor kan man ikke arbejde med elektronspin for at manipulere MRAM?" For at omsætte ideen til praksis, Lai og Lin dannede et tværfagligt forskerhold med ph.d.-studerende Bohong Lin og Boyuan Yang.

Lin forklarede, at strukturen af ​​MRAM er som en sandwich. Det øverste lag består af en frit drejende magnet, bruges til databeregning, mens det nederste lag består af en fast magnet, ansvarlig for datalagring. Disse to lag er adskilt af et oxidlag.

Udfordringen er at skifte disse lag ved hjælp af elektriske midler. Efter en lang række eksperimenter, de fik succes med et nanometertyndt lag platin. På grund af spin-orbit interaktioner, den elektriske strøm driver den kollektive bevægelse af elektronspin først. Spinstrømmen skifter derefter det fastgjorte magnetiske moment effektivt og præcist.

I de seneste år, NTHU har fremmet tværfagligt samarbejde, såsom MRAM-forskningen udført af materialeeksperten Lai og fysikeren Lin.

Store internationale virksomheder forfølger MRAM-teknologi, inklusive TSMC, Intel, og Samsung. Det er sandsynligt, at masseproduktion af high-density MRAM vil begynde engang i år, en udvikling, hvor forskerholdet ledet af Lai og Lin har spillet en nøglerolle.

Forskerholdet udvider i øjeblikket deres banebrydende opdagelse til andre strukturer, og deres resultater forventes at have stor indflydelse på udviklingen af ​​hukommelsesteknologi. Efter Lais opfattelse, udviklingen af ​​MRAM-teknologi kommer til at få en afgørende indflydelse på den fremtidige vækst og udvikling af verdens halvlederindustri.