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利用拓樸絕緣體提升電腦運算與儲存功能

出處 Phys.org 作者 謝懷毅摘譯 年份 2020/10/14
報告類型 新聞報導 分類 其他 資料時間 2020年10月
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        從磁帶、軟碟片到電腦硬碟,磁性材料一直被人們用來儲存電子資料和寶貴的知識與回憶。最近美國研究團隊發現一種新形態磁阻效應(MR)「拓樸絕緣體」(topological insulators)的新穎材料,將可提升未來電腦運算和存儲的功能。

        近年來在磁阻效應已經在硬碟讀寫頭中獲得了成功;在這樣的發展之下,雖然目前磁記錄(magnetic recording)仍是數據儲存應用的主流,但磁阻式隨機存取記憶體(MRAM)已經逐漸在運算領域找到自己的位置。

        從外觀來看,相較起具有旋轉碟片和磁頭的硬碟,MRAM 看起來更像是其他類型的記憶體,以晶片的形式被焊接在電腦或手機的電路板上。

        Phys.org 報導指出,隨著近日一組有著拓樸絕緣體性質的材料被發現,未來 MRAM 的寫入速度將有望進一步提升,但這個新的裝置結構同時也需要一個新的磁阻現象,才能在 3D 系統和網路中達到讀取功能。

        繼日前在傳統金屬雙層材料系統中發現單向的自旋霍爾磁阻(unidirectional SMR),明尼蘇達大學的研究人員與賓州大學同事合作,首次在拓樸絕緣體「鐵磁雙層膜」中展示了這種磁阻效應的存在。

        除此之外,研究也顯示與重金屬相比,在 150 K(攝氏 -123.15 度)時拓樸絕緣體的使用能讓磁阻表現增加將近一倍,這項研究已經被刊載在最新一期的科學期刊《自然-通訊》(Nature Communications)中。

        研究的合著作者、明尼蘇達大學(UMN) C-SPIN 中心主任 Jian-Ping Wang 認為,這項發現將協助半導體產業面對低功耗運算和儲存的未來趨勢,發展類似大腦的運算功能、機器人所需晶片及 3D 磁芯記憶體。