У чисто электрических микросхем памяти, которые обычно используются сегодня, есть значительный недостаток: «Эта память изменчива, и ее государство должно непрерывно освежаться», говорит доктор Тобиас Козуб, первый автор исследования и постдокторский исследователь в Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR). «Это требует довольно большого количества энергии». Последствия могут быть замечены, например, в крупных вычислительных центрах.
С одной стороны, их счета на электроэнергию повышаются с увеличенной вычислительной мощностью. С другой стороны, жареный картофель все больше и больше нагревается на основе их потребления энергии.
Информационные центры считают все более и более трудным рассеять это тепло. Некоторые операторы Облака идут до, чтобы создать их фермы сервера в холодных регионах.Есть альтернатива этим электрическим микросхемам памяти. MRAMs сохраняют данные магнитно и поэтому не требуют постоянной регенерации.
Они действительно, однако, требуют, чтобы относительно большой электрический ток написал данные памяти, которая уменьшает надежность: «Они угрожают стереться слишком быстро и сломаться, если разрушения происходят во время письма или процесса считывания», говорит Козуб.Электрическое напряжение вместо токаНаучный мир поэтому работал над альтернативами MRAM долгое время.
Один материальный класс, названный «магнитоэлектрические антиферромагнетики», кажется особенно многообещающим. Эти магниты активированы электрическим напряжением, а не током. «Этими материалами нельзя легко управлять», объясняет лидер группы HZDR доктор Дени Макаров. «Трудно написать данные им и читать их вслух снова». До сих пор было предположено, что эти магнитоэлектрические антиферромагнетики могут только быть прочитаны косвенно через ферромагнетики, который, однако, отрицает многие преимущества.
Цель состоит в том, чтобы поэтому произвести чисто антиферромагнитную магнитоэлектрическую память (AF-MERAM).Это точно, что исследовательским группам из Дрездена и Базеля теперь удалось сделать. Они развивали новый прототип AF-MERAM на основе тонкого слоя окиси хрома.
Это вставлено – как заполнение сэндвича – между двумя тонкими миллимикроном электродами. Если напряжение применено к этим электродам, окись хрома «щелчки» в различное магнитное государство – и бит написана.
Ключ – то, что несколько В достаточны. «В отличие от других понятий, мы могли уменьшить напряжение фактором пятьдесят», говорит Козуб. «Это позволяет нам писать немного без чрезмерного потребления энергии и нагревания». Особая проблема была способностью читать письменный бит вслух снова.Чтобы сделать так, физики приложили тонкий миллимикроном платиновый слой сверху окиси хрома.
Платина позволяет считывание через специальное электрическое явление – Аномальный Эффект Зала. Фактический сигнал очень маленький и нанесен сигналами вмешательства. «Мы могли, однако, разработать метод, который подавил шторм вмешательства, позволив нам получить полезный сигнал», описывает Макаров. «Это было, на самом деле, прорывом».
Результаты выглядят очень перспективными по словам профессора Оливера Г. Шмидта из Института Лейбница твердого состояния и Исследования Материалов Дрезден, который также участвовал в исследовании: «Будет захватывающе преследовать, как этот новый подход разместится относительно установленной технологии кремния». Теперь исследователи собираются развивать понятие далее.
«Материал к настоящему времени работает при комнатной температуре, но только в узком окне», говорит Козуб. «Мы хотим значительно расширить диапазон, выборочно изменяя окись хрома». Чтобы достигнуть этого, коллеги от швейцарского Института Нанонауки и Отдела Физики в Базельском университете сделали существенный вклад. Их новый метод расследования обеспечивает изображения магнитных свойств окиси хрома впервые с наноразмерной резолюцией. Эксперты теперь стремятся объединять несколько элементов памяти на однокристальной схеме.
До сих пор только единственный элемент был понят, который может сохранить просто один бит. Следующий шаг, решающий к возможным заявлениям, должен построить множество нескольких элементов. «В принципе такие микросхемы памяти могли быть произведены, используя стандартные методы, используемые производителями компьютеров», говорит Макаров. «Это – одна из причин, промышленность проявила большой интерес к таким компонентам».