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美国明尼苏达大学开发的磁存储单元有望用于开发能同时储存和分析大量数据的系统

2017-03-14 150浏览 标签: 美国磁隧道结

201739日,美国明尼苏达大学宣布该校的该研究人员制造出了一种磁隧道结,可以通过仅持续一万亿分之一秒的光脉冲来切换,这是一项新纪录。此种磁隧道结对于信息技术的进步是至关重要的。

这一技术进步有望用于开发新型光控超快磁设备,它们属于自旋电子学。这类设备可以引领信息存储、处理以及通信上的创新。例如开发一个像人脑一样的系统,使之可以同时存储和分析大量数据。

一般来说,磁隧道结具有“三明治状”的结构,由两层磁性材料把一层绝缘层夹在中间。信息通过对其中一层磁性材料反转磁化(reversing the magnetization)写入。这种反转过程通常都涉及自旋电子的螺旋运动,这被称为自旋处理。然而,在自旋处理到底能有多快的问题上存在局限。当前自旋处理的速度记录只有大约1.6GHz,远比硅基晶体管要慢。

领导该项研究的明尼苏达大学副教授Mo Li说:“通过我们发明的新型磁隧道结,现在有办法使其加速了。”

研究人员使用GdFeCo合金替代了传统磁隧道结的上磁性层以便实现光脉冲切换,并且使用一种叫做氧化铟锡的透明电气材料作为电极使得光能够透过。这些层堆叠成直径为10μm的柱。经过测试,研究人员发现每次激光脉冲击中磁隧道结柱的时候,装置上的电压都会跳变。又因为每个激光脉冲持续时间低于1皮秒,所以该设备能够以每秒1太比特(terabit)的惊人速率接收数据。

参与此项研究的Jian-Ping Wang教授说:“这些结果提供了一种通往新型光学自旋电子器件的途径,这种器件有潜力解决未来开发智能系统的挑战。这些系统可以像大脑一样,使用自旋设备作为神经元和突触来执行计算和存储功能,同时使用光来传达信息。”

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