反鐵磁體將會是下一代存儲的候選?(轉(zhuǎn))
日期:2021-09-08 / 人氣: / 來源:
[概要說明]據(jù)IEEE報道,一種被稱為反鐵磁體(antiferromagnets )的奇怪磁性材料是下一代計算機存儲器的有希望的候選者?,F(xiàn)在,科學家們在這些材料中
據(jù)IEEE報道,一種被稱為反鐵磁體(antiferromagnets )的奇怪磁性材料是下一代計算機存儲器的有希望的候選者?,F(xiàn)在,科學家們在這些材料中發(fā)現(xiàn)了磁性效應,可以幫助它們以比當前設備更高的速度和能源效率運行。
標準磁鐵的粒子在磁性上都沿同一方向取向。因此,它們的磁極性會影響周圍環(huán)境。相比之下,反鐵磁體在自然界中比普通磁體豐富得多,其顆粒在整個材料中以相反的方向排列。這導致反鐵磁體對其環(huán)境幾乎沒有磁性影響。
反鐵磁體可用于最先進的磁阻隨機存取存儲器 (MRAM),該存儲器使用永磁體存儲數(shù)據(jù),這與基于動態(tài)和靜態(tài) RAM(也稱為 DRAM 和 SRAM)的標準計算機存儲器技術不同。關于儲存電荷。MRAM 可以以類似于 DRAM 和 SRAM 的速度讀取和寫入數(shù)據(jù),但 MRAM 消耗更少的功率,并且與閃存一樣,是非易失性的,這意味著它不需要穩(wěn)定的電源來保留數(shù)據(jù)。
基于鐵磁體的 MRAM 的一個問題是外部磁場如何無意中篡改它們的數(shù)據(jù)。此外,相鄰的鐵磁體會相互干擾,除非它們之間有足夠的距離,這限制了 MRAM 擴展到更高密度以降低成本的能力。
“反鐵磁體在超快磁記錄方面具有巨大潛力”
基于反鐵磁體的 MRAM 可以避免此類問題。此外,反鐵磁體的磁性表明基于反鐵磁體的 MRAM 可以比基于鐵磁體的 MRAM 快數(shù)千倍地寫入和重寫數(shù)據(jù)。
“反鐵磁體在超快磁記錄方面具有巨大潛力,”該研究的主要作者、德國康斯坦茨大學的物理學家Davide Bossini說。
在內(nèi)部,反鐵磁體通常被分成許多更小的區(qū)域,稱為domains,其中相反的磁極以有序的方式排列。“域很難操縱,”Bossini 說。
反鐵磁疇通過稱為domain walls的過渡區(qū)域彼此分開。到目前為止,人們對domain walls如何影響反鐵磁體的磁性知之甚少,尤其是在對超快操作有用的各種動力學過程中。
在這項新研究中,Bossini 和他的同事們研究了當氧化鎳的反鐵磁晶體暴露于僅持續(xù)飛秒或千萬億分之一秒的超快激光脈沖時會發(fā)生什么。
科學家們發(fā)現(xiàn),疇壁可以幫助操縱被稱為自旋波的磁振蕩。具體來說,domain walls可以幫助耦合通常不會相互作用的不同頻率的自旋波,并在不同的域中進行。
“我們的研究結(jié)果表明,域不是需要避免和忽視的麻煩,而是為反鐵磁體提供了額外的可能性,”Bossini 說。
這些發(fā)現(xiàn)表明,耦合構(gòu)成自旋波的準粒子,稱為磁振子,可以幫助在反鐵磁體內(nèi)傳輸信息。這反過來可能導致在超快時間尺度上用磁振子完成計算,能量耗散極其有限。“不需要需要昂貴且技術上具有挑戰(zhàn)性的納米制造技術的復雜界面,”Bossini 說。
Bossini 說,未來的研究可以設計具有各種不同定制域結(jié)構(gòu)的反鐵磁體,以探索它們的性能。
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