استعراض

في الآونة الأخيرة، والمعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا ومعهد جامعة جونز هوبكنز لتطوير تكنولوجيا جديدة، وتحتاج فقط لإرسال تيار دون حقل مغناطيسي خارجي، يمكنك أن تكون بطريقة مستقرة، بسرعة مغنطة عكس من CoFeB .

خلفية

في عصر اليوم من المنتجات الالكترونية في حياتنا في كل مكان. وتستخدم معظم المنتجات الإلكترونية في خصائص شحنة الإلكترون، على سبيل المثال: تشكيل الرياضية الاتجاه تهمة الحالية، بحيث نقل ومعالجة البيانات والمعلومات. ومع ذلك، فإن الخصائص الإلكترونية بالإضافة إلى هذه التهمة، هناك خاصية مهمة جدا للميكانيكا الكم ولكن لم يتم الاستفادة منها بالكامل: تدور (دورة). هناك متخصصة في تخصص جديد كيفية التعامل مع تدور الإلكترونات، هو: "الإلكترونيات الدورانية (الإلكترونيات الدورانية)".

"الإلكترونيات الدورانية،" جلبت لنا العديد من الأجهزة الإلكترونية الجديدة، التي يمكن استخدامها لمعالجة العمليات المنطقية يمكن أيضا أن تستخدم لتخزين البيانات، والمستقبل هو أكثر من المتوقع لتحقيق الأجهزة الجديدة وقدرات تخزين البيانات من الجمع بين العمليات المنطقية. من قبل، وقدم العديد من الابتكارات المتعلقة الإلكترونيات الدورانية، نذكر ثلاث حالات نموذجية التالية، بحيث يكون لدينا فهم أكثر مباشرة وبديهية.

• جامعة جرونينجن في هولندا لتطوير الترانزستورات تدور مجنون تستند

(المصدر :. L كورنيليسين)

• جامعة كايزرسلاوترن، ألمانيا باستخدام تدفق تدور إنشاء موجات تيراهيرتز

(المصدر: TUK)

• جامعة هيكل تدور صمام ماينز، ألمانيا، جامعة كونستانس وجامعة توهوكو لتطوير

(المصدر: جويل كريمر)

الإلكترونيات الدورانية خلق جهاز الكتروني جديد صغير الحجم، وسرعة عالية، وانخفاض استهلاك الطاقة وغيرها من المزايا، في عصر هوى من moer، ومن المتوقع أن تصبح بديلا عن جهاز أشباه الموصلات التقليدية الالكترونيات زيادة ونقصان.

ابتكار

اليوم، علينا أن نواصل موضوع الإلكترونيات الدورانية. في الآونة الأخيرة، جعلت البحوث التعاونية بين جامعة جونز هوبكنز (جامعة جونز هوبكنز) والمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) انفراجة. وجد فريق، فإنها يمكن أن تكون بطريقة مستقرة بين الدولتين 0 و 1، مغنطة المعكوس من CoFeB بسرعة، ببساطة السماح الحالية من خلال نانوية CoFeB المتاخمة للطبقة معدنية من حزب العمال وW، ولا مجال مغناطيسي خارجي . هذا "التبديل الميدان الصفر" (ZFS) تأثير الناس فاجأ جدا، لأنه قبل وتوجد نظرية للتنبؤ هذه الظاهرة.

فريق البحث NIST بما في ذلك العلماء دانيال Gopman، روبرت شال، NIST زميل زائر يوري Kabanov، جامعة جونز هوبكنز الباحثون Qinli ما، Yufan لي، أستاذ شيا لينغ شين، وقد نشرت هذا البحث مؤخرا في "استعراض للحروف البدنية (الرياضية استعراض للحروف) "المجلة.

تكنولوجيا

من أجل فهم أفضل هذه التكنولوجيا المبتكرة، والسماح أول نظرة لفي الصورة (هذه الصورة خير مثال لمبادئ هذه التقنية):

(المصدر: Gopman / NIST)

كما هو مبين: السطح العلوي من الركيزة السيليكون والبلاتين (حزب العمال) والتنجستين (W) والكوبالت - الحديد - البورون (وCoFeB) تشكيل شطيرة مثل التكوين المغناطيس الطبقات، طرفي هيكل القطب هو الذهب (الاتحاد الافريقي). الأسهم الرمادية تصور اتجاه الحالي: يتم حقن اتصالات الذهب من الخلف في هيكل والخروج من أمام الاتصالات الذهب.

يتم تخزين CoFeB طبقة من البيانات نانو سمك المغناطيسي قليلا، "1" يتوافق مع CoFeB مغنطة التصاعدي (السهم لأعلى)، "0" يتوافق مع CoFeB مغنطة أسفل (السهم لأسفل). كلتا الطريقتين الكهربائية والبصرية يمكن قراءة "0" و "1"، لأن التغيير مغنطة من شعاع ضوء ينعكس المشع على المواد، وهي ظاهرة يشار إليها باسم "كير تأثير مغناطيسي البصري" (من موكي) .

التيار في الجهاز، قد تكون بين 0 و 1، وحالة البيانات التبديل السريع. قد تتطلب هذه الأجهزة السابقة قياس المجال المغناطيسي إضافية أو أكثر تعقيدا، مغنطة من التغييرات المادية. تلك الأجهزة في وقت مبكر لبناء دولة مستقرة، جهاز الذاكرة غير المتقلبة، فإنه ليس من المفيد جدا.

في هذه الدراسة، التي أنشئت الباحثين تيار خاص، المعروف أيضا باسم "تدور الحالية." وكما يوحي اسمها، الإلكترونات "تدور الحالية" وجود خصائص زيادة ونقصان. ويمكن فهم تدفق تدور بمثابة تيار كهربائي بسيط، حيث يدور الإلكترون تشير في نفس الاتجاه. عندما تمر الإلكترونات من خلال المواد بينه وبين الانتقال التفاعلات تدور (وتسمى أيضا: عزم الدوران في المدار، سوت) التي تم إنشاؤها من قبل الإعصار، الذي لديه نفس حالة دوران الإلكترونات عمودي على اتجاه الحالي تسير في نفس الاتجاه، والدولة العكس دوران الإلكترونات تتحرك في الاتجاه المعاكس.

ونتيجة لذلك، يتم نقل تدور الإلكترونات إلى طبقة CoFeB المجاورة ل، يمكن تطبيق هذه الطبقة لعزم الدوران، والذي يسبب مغنطة العكس. إذا لم يكن هناك تدور الحالية، CoFeB مغنطة لأي تقلبات الحالية ودرجة الحرارة لكلا مستقرة. هذا غير متوقعة ZFS تأثير، سؤالا جديدا إلى المنظرين، وهذا هو، على ظواهر التحول الناجم عن SOT المرصودة تجريبيا.

تفاصيل عزم الدوران مدار تدور فوق صورة أظهرت: السهم الأرجواني يشير يدور في كل طبقة. الأزرق منحنية تشير الأسهم التي يتم تغيير الاتجاه تدور. على سبيل المثال، في طبقة W (في الطائرة-X Y)، والإلكترونات تدور اليسرى تصبح الحركة الصعودية نحو CoFeB، الإلكترونات تدور اليمين، والانتقال نحو الطبقة حزب العمال يصبح أسفل. في الطبقة حزب العمال (في الطائرة-X Y)، والإلكترونات تدور اليمين تصبح التحركات W تجاه الطبقة العليا، الإلكترونات تدور اليساري تتحرك في اتجاه نزولي طبقة سي. هذا هو عكس اتجاه دوران الإلكترون W طبقة يتحرك، وهذا هو بسبب الخلافات W طبقة وطبقة حزب العمال الإلكترون يتحرك في SOT ذوي الخبرة الإلكترونية النقالة. في الواقع، عن طريق الإلكترونية اثنين من الموصلات مختلفة، لحدوث هذه الظاهرة غير عادية من ZFS، وهذا مهم جدا.

قيمة

ستؤدي هذه الدراسة إلى أكثر إحكاما، وانخفاض استهلاك الطاقة من أجهزة التخزين الموجودة والمعدات الحاسوبية. وسوف تستمر الأبحاث المستقبل دراسة مستقبلية لإيجاد مواد أخرى، يمكن لهذه المواد تجلب نانوية عمودية واحدة "التبديل الحقل الصفر". وبالإضافة إلى ذلك، فإنها أيضا دراسة التغيرات في سلوك ZFS في نانوية البعد الأفقي أصغر في وضع الأساس النظري لهذه الظاهرة التبديل.

الكلمة

الإلكترونيات الدورانية، المغناطيسي، الإلكترونية

المواد المرجعية

[1] https://www.nist.gov/topics/materials/zero-field-switching-zfs-effect-nanomagnetic-device

.... [2] Q ما، Y. لي، DB Gopman، Y. Kabanov، RD شال وC.-L. شين تبديل طبقة المغناطيسية عمودية من خلال التنافس التيارات تدور الاستعراض الجسدي رسائل نشرت على الانترنت 16 مارس 2018. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.120.117703