超薄磁性材料有望用于開發(fā)新型存儲(chǔ)設(shè)備

美國(guó)一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)基于二維磁體三碘化鉻開發(fā)出了超薄磁性材料，有望用于研制新型存儲(chǔ)設(shè)備，從而大幅提高信息存儲(chǔ)密度并減少能量耗損。

發(fā)表在最新一期美國(guó)《科學(xué)》雜志上的研究顯示，研究人員利用新型二維磁性材料三碘化鉻，可基于“電子自旋”對(duì)電子流動(dòng)進(jìn)行調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)信息。

華盛頓大學(xué)許曉棟研究組和麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)在２０１７年利用三碘化鉻首次制出二維磁體。所謂二維磁體是只有一層原子還能保有磁性的材料。三碘化鉻的晶體結(jié)構(gòu)是層疊狀的，在零下２２８攝氏度以下環(huán)境中，單個(gè)原子厚的三碘化鉻材料具有永磁體特性。這種材料在低溫下還展示出獨(dú)特的層間反鐵磁性，可高效用于允許或禁止電子流動(dòng)。

研究人員將兩層三碘化鉻置于兩層導(dǎo)電的石墨烯間，當(dāng)這兩層三碘化鉻中的電子自旋指向相同或相反時(shí)，電子可無(wú)阻通行或基本被阻止，這被稱為“隧穿磁阻效應(yīng)”?？蓪?shí)現(xiàn)這種效應(yīng)的結(jié)構(gòu)被稱為“磁性隧道結(jié)”，是磁性信息存儲(chǔ)的最基本單元。

他們發(fā)現(xiàn)，區(qū)別于傳統(tǒng)的“磁性隧道結(jié)”，當(dāng)增加三碘化鉻層數(shù)時(shí)，可擁有更多電子自旋組合，從而有望大幅提高單個(gè)器件的信息存儲(chǔ)容量。研究團(tuán)隊(duì)在４層的納米器件中實(shí)現(xiàn)了超過(guò)現(xiàn)有技術(shù)１０倍的“隧穿磁阻效應(yīng)”。

論文通訊作者許曉棟介紹，隨著信息的爆炸性增長(zhǎng)，增加數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度并降低能耗成為一個(gè)挑戰(zhàn)，這種單原子存儲(chǔ)器件則有望解決這一問題。他們已經(jīng)利用這種材料開發(fā)出一種新穎的存儲(chǔ)器件。下一步，研究團(tuán)隊(duì)希望減少對(duì)磁場(chǎng)和溫度的要求，讓這一技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化成為可能。