简化的磁开关 可用于开发更有效的信息处理磁芯片

一个国际研究团队描述了新的物理效应，可用于开发更加有效的信息处理磁芯片。量子力学效应使它更易产生自旋极化电流以转换磁存储信息。研究结果发表在《自然纳米技术》期刊7月28日在线版上。

随机存取存储器是计算机内的短期存储器，它使用大量微型电容器以缓冲程序和文档。因为随时间流逝电容器放电，必须经常充电以保证无数据丢失。这将耗费时间和能量，一次偶然的电源故障会导致数据永久丢失。另一方面，磁随机存取存储器(MRAM)在微小的磁区存储信息。这是一个快速过程无需连续供电。尽管如此，MRAM还没有被大规模采用，因为其集成密度低，耗费电能，难于生产，成本太高。

MRAM:存储应用的颠覆性技术

自旋极化电流简称为极化电流，用于开关MRAM的磁区域。自旋是电子的本征角动量使材料具备磁性，磁性可以有两个方向。自旋流是拥有两种自旋之一的电流。与地球磁场影响指南针的原理相类似，自旋流影响一个磁层导致其翻转。

到目前为止，产生自旋流的方法是从正常电流过滤所需要的自旋类型。这需要特殊滤波器结构和高电流密度。感谢巴塞罗那、格勒诺布尔和苏黎世研究者对新效应的鉴别，现在可容易地开关磁信息。所需要的是用钴和铂组成的一层堆栈。这将减少空间需求，使系统更强健并简化磁芯片的生产。

在界面穿过层叠的电流，在铂层分离自旋后通过一种自旋类型到达磁钴层。此层将产生一个力矩可以使磁化强度方向改变。过去在双层系统中已经观察到旋转力矩。事实上第一次对磁矩如何产生的关键性解释是一个科学突破，因为可以有选择的生产和更深入地研究它们。

新的磁石墨烯将变革电子学

研究者确认有两种机制相结合可产生新效应，被称为“自旋轨道转矩”：自旋轨道耦合和交换互作用。自旋轨道耦合是著名的相对论量子现象，也是一类电子自旋从铂移动到钴层的原因所在。在钴层内，层的磁定向然后与自旋通过交换互作用。研究者成功地用试验验证了它们的理论。下一步是用其它更强自旋力矩耦合材料计算量子效应，以发现在其它材料组合中此效应是否明显。

（工业和信息化部电子科学技术情报研究所  黄庆红）