磁存儲材料新技術可提升資訊存儲速度和密度

在資訊爆炸的時代，資訊存儲尤為關鍵。記者了解到，近期我國科研人員突破了原子級平整反鐵磁金屬單晶薄膜的關鍵製備技術，使超快速響應超高密度反鐵磁隨機存取記憶體的研製成為可能，有望大幅提升手機、電腦等資訊産品運作速度。

該研究由北京航空航太大學材料學院磁性功能材料研究團隊、華中科技大學物理學院、中國科學院蘇州奈米技術與奈米倣生研究所加工平臺合作完成，相關成果近日在國際學術期刊《自然》雜誌上發表。

磁性功能材料是大規模數據存儲機械硬碟的核心材料，相較于傳統半導體記憶體，磁記憶體件依賴非易失量子自旋屬性，儲存能力更加穩定。反鐵磁材料便是一類新型磁存儲材料，作為數據存儲介質，相鄰數據位可以密排列以提升存儲密度，並且可使數據寫入速度大幅提升。

據了解，此前已有的反鐵磁記憶體件的電信號輸出，主要依賴面內電子輸運的各向異性磁電阻效應，高低阻態之間的電阻差值很小，常溫下數據寫入後難以有效讀出，導致出現亂碼等無效儲存情況。

“就像流水一樣，高低落差越大，水流越順暢。這裡的高低阻態之間的電阻差值變大，數據寫入後才能被電路更清晰地識別出來。”該論文第一單位通訊作者、北京航空航太大學材料學院教授劉知琪舉例説。

劉知琪介紹，科研團隊突破了原子級平整反鐵磁金屬單晶薄膜的關鍵製備技術，通過界面應力誘導非共線反鐵磁單晶薄膜的晶格四方度變化，産生了單軸磁各向異性，以及顯著的反常霍爾效應。基於該反常霍爾效應，實驗發現了全反鐵磁異質界面（共線反鐵磁/非共線反鐵磁）的交換偏置效應，從而設計製備出多層膜新型全反鐵磁記憶體件，大幅提升了數據讀出可靠性。

“新型反鐵磁記憶體件實現了垂直電子輸運，對比原有面內電子輸運的反鐵磁記憶體件，它的常溫高低阻態差值提升了近3個數量級，從而有望使資訊存儲速度和密度大幅提升。”該論文另一通訊作者、北京航空航太大學材料學院教授蔣成保説。