工程师使用电压来控制磁存储器

该图显示了使用电压改变材料属性的原理。在这种材料的三明治中，施加电压导致离子 - 带电原子的运动 - 从中​​间，功能层的材料层进入靶层。这改变了目标材料的一些性能 - 磁性，热或光 - 磁阻，并且在移除电压后保持变化。

新的研究详细介绍了一个基于麻省理工学院的团队在使用电信号控制磁存储器的概念中取得了重要的进步。

研究人员说，使用MIT和合作者的研究人员开发的小型施加电压切换材料的磁性的新方法可以发出新的应用程序的开始，可以发挥新款材料的开头，具有各种可切换性质，具有各种可切换性质。

他们说，该技术最终最终可用于控制除磁性以外的特性，包括反射率或导热率。新发现的第一次应用可能是一种新的内存芯片，无需电源即可维护数据，这使得其整体功率需求急剧降低。这对于移动设备来说可能特别有用，电池寿命通常是一个重大限制。

该研究结果本周发表于本周的自然材料，由麻省理工学院博士生Uwe Bauer，杰弗里海滩和其他六位共同作者副教授。

海滩，“材料科学与工程学副教授”的一堂儿，表示这项工作是鲍尔对电压可编程材料的博士学位研究的高潮。海滩说，这项工作可能导致新型的非易失性，超级电源记忆芯片。

海滩表示，使用电信号控制磁存储元件的概念是芯片制造商的较多研究的主题。但他说，基于麻省麻省理工学院的团队在制造技术方面取得了重要进步。

这些装置的结构类似于电容器，海滩解释，用两层薄的导电材料层由绝缘层分开。绝缘层如此薄，在某些条件下，电子可以通过它隧道隧道。

但是与电容器不同，这些低功率芯片中的导电层被磁化。在新装置中，一个导电层具有固定磁化，但是通过向其施加电压，可以在两个磁取向之间切换。当磁取向对齐时，电子更容易从一层到另一层隧道隧道;当它们具有相反的方向时，设备更加绝缘。这些状态可用于表示“零”和“一个”。

麻省理工学院的工作表明，它只需要一个小电压来翻转设备的状态 - 即使在电源关闭后，该状态也会保留其新状态。传统的存储器设备需要连续的电源来维持其状态。

麻省理工学院团队能够设计一个系统，其中电压会比其他组能够实现的高动力改变磁性。这种强大的磁化变化可能成为新记忆单元的长期稳定性。

它们通过使用由氧化物材料制成的绝缘层实现了这一点，其中施加的电压可以重新排列氧离子的位置。它们表明，通过在界面附近来回移动氧离子，可以显着地改变磁性层的性质。

该团队现在正在努力加速这些更改的速度来对存储器元素进行速度。他们已经达到了开关的Megahertz（每秒数百万次）的速度，但他们说，一个完全竞争的记忆模块将需要进一步增加百倍到千倍。

该团队还发现，可以使用加热氧化物层的激光脉冲来改变磁性，帮助氧离子更容易移动。用于改变材料状态的激光束可以扫描其表面，使变化变化。

可以使用相同的技术来改变材料的其他性质，海滩解释，例如反射率或导热率。这些特性通常仅通过机械或化学处理来改变。“所有这些属性都可以在电控下进行，打开和关闭，甚至使用光束”写入“，”海滩说。这种能够在飞行中提出这种变化基本上产生“用于材料特性的蚀刻素描”，“他说。新发现”开始作为侥幸“，”海滩说：Bauer正在尝试分层材料，期望从施加的电压看标准临时电容效应。“但他关闭了电压，它保持这种方式，”海滩说，“具有逆转的磁力状态，导致进一步调查。

“我认为这将具有广泛的应用程序，”海滩表示，补充说它使用了Microchip制造中已经标准的方法和材料。

除了鲍尔和海滩外，该团队还包括芬兰的Aalto大学莱德瑶和塞巴斯蒂亚·瓦·迪金克，在麻省理工学院，Parnika Agrawal和Satoru Emori和陶瓷和电子材料哈里·拉里教授。该工作得到了国家科学基金会和三星的支持。

出版物：Uwe Bauer，等，“界面磁性的磁离子控制”自然材料（2014）; DOI：10.1038 / NMAT4134

图像：图表由研究人员提供;由何塞 - 路易斯奥利赛马/麻省理工学院编辑