未来节能数据存储的新超快速控制方案

时间：2022-05-17 18:58:06来源：

图1。演示了由单个飞秒激光脉冲驱动的铁磁体超快且节能的切换方式的示意图。激光脉冲使亚铁磁性层消磁并产生自旋电流，该自旋电流流经非磁体并最终引起铁磁体的切换。下图显示了观察到的磁光Kerr效应显微照片，该照片显示了铁磁层的切换。

现在，全世界每年生成的数字数据都以兆字节或数万亿字节为单位，这相当于每秒为数亿本书提供数据。生成的数据量继续增长。如果现有技术保持不变，那么到2040年，所有当前全球电力消耗将全部用于数据存储。

法国洛林大学和东北大学的研究人员报告了一项创新技术，该技术可大幅降低数据存储的能源消耗。

这项成熟的技术利用了持续时间短至30飞秒（相当于0.0000000000000003秒）的超快激光脉冲。激光脉冲被施加到由亚铁磁性GdFeCo，非磁性Cu和铁磁性Co / Pt层组成的异质结构上。

“由当前研究小组的子集进行的先前研究观察到在切换亚铁磁性层之后铁磁性层的磁性切换。”这次，研究人员发现了解释这种特殊现象的机理，并发现伴随着亚铁GeFeCo的转换的电子自旋流（称为自旋电流）在诱导铁磁Co / Pt的转换中起着至关重要的作用（图1）。

基于这一见解，他们证明了铁磁体的开关快得多，耗能少。这是由单个激光脉冲驱动的，无需切换亚铁磁性层。合著者Shunsuke Fukami说：“这对于未来的数据存储应用来说是个好消息，因为该技术可以提供一种有效的方案来将数字信息写入磁介质，该介质目前基于磁场感应的切换。”的研究。

参考：Quentin Remy，Junta Igarashi，Satoshi Iihama，GrégoryMalinowski，Michel Hehn，Jon Gorchon，Julius Hohlfeld，Shunsuke Fukami，Hideo Ohno和StéphaneMangin撰写的“节能高效控制超快速自旋电流，以实现铁磁体的飞秒脉冲开关”。 2020年10月，先进科学.DOI：
10.1002 / advs.202001996

洛林大学和东北大学之间的伙伴关系在很大程度上是由两所大学之间研究生和博士后的交流推动的。双方已经进行了十几次交流，为期几个月。这种伙伴关系得到了大野秀雄（Hideo Ohno）总统和皮埃尔·穆岑哈特（Pierre Mutzenhardt）总统的支持，他们在2019年世界材料论坛期间签署了财团协议。

资金：洛林大学卡诺研究所，洛林与Massif孚日双边合作研究计划，日本东北大学JSPS KAKENHI，洛林大学