縮小存儲設備規模：基於螺旋磁鐵手性的磁存儲器

一組研究人員提出了一種基於磁體的存儲設備的新概念，由於其大規模集成、非易失性和高耐用性的潛力，這可能會徹底改變信息存儲設備。

他們的研究結果詳情發表在 2024 年 3 月 7 日的《自然通訊》雜誌上。

以磁性隨機存取存儲器（MRAM）為代表的自旋電子器件利用鐵磁材料的磁化方向來存儲信息。 由於其非易失性和低能耗，自旋電子器件很可能在未來的信息存儲組件中發揮關鍵作用。

然而，基於鐵磁體的自旋電子器件存在潛在的缺陷。 鐵磁體在其周圍產生磁場，從而影響附近的鐵磁體。 在集成磁性器件中，這會導致磁位之間的串擾，這將限制磁存儲密度。

該研究小組由東北大學材料研究所的 Hidetoshi Masuda、Takeshi Seki、Yoshinori Onose 等人以及東邦大學的 Jun-ichiro Ohe 組成，證明了稱為螺旋磁體的磁性材料可用於磁存儲器件，應解決磁場問題。

在螺旋磁體中，Atom磁矩的方向按螺旋排列。 螺旋的右手或左手性，稱為手性，可用於記憶信息。 每個Atom磁矩感應的磁場相互抵消，因此螺旋磁體不會產生任何宏觀磁場。 Masuda 表示：「基於螺旋磁體旋向性的存儲設備，不受位之間的串擾，可以為提高存儲密度鋪平一​​條新途徑。」

研究小組證明，手性存儲器可以在室溫下寫入和讀出。 他們製造了室溫螺旋磁體 MnAu2 的外延薄膜，並證明了磁場下電流脈衝可實現手性（螺旋的右手性和左手性）的切換。 此外，他們製造了由 MnAu2 和 Pt（鉑）組成的雙層器件，並證明即使沒有磁場，手性存儲器也可以通過阻力變化來讀出。

「我們已經發現了用於下一代存儲設備的螺旋磁體中手性存儲器的潛在能力；它可以提供高密度、非易失性和高度穩定的存儲位，」Masuda 補充道。 「這有望導致未來的存儲設備具有超高信息密度和高可靠性。」