近日，吉林大學(xué)趙宏健教授等人在電場可切換的縱向非互易電荷輸運(yùn)方面取得進(jìn)展，提出了一種超越磁電效應(yīng)框架的電場驅(qū)動數(shù)據(jù)寫入機(jī)制，相關(guān)成果發(fā)表在Physical Review Letters。
現(xiàn)代信息存儲技術(shù)的核心在于數(shù)據(jù)寫入與數(shù)據(jù)讀出兩個基本過程。在磁存儲技術(shù)中，數(shù)據(jù)讀出通過探測磁阻效應(yīng)、霍爾電導(dǎo)率或非線性電導(dǎo)率等電荷輸運(yùn)特性實現(xiàn)，而數(shù)據(jù)寫入主要依賴于磁場、自旋轉(zhuǎn)移矩或自旋軌道矩對材料磁性的調(diào)控。然而，這三種數(shù)據(jù)寫入方式本質(zhì)上都由電流驅(qū)動，不可避免地會引發(fā)焦耳熱效應(yīng)，導(dǎo)致顯著的能耗問題。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的低能耗存儲，探索電場驅(qū)動的數(shù)據(jù)寫入方案尤為重要。
以多鐵性材料為代表的磁電耦合材料為設(shè)計和制造低能耗磁電存儲器開辟了全新的途徑。在磁電耦合材料中，電場可直接調(diào)控材料的磁矩，衍生出電致電阻，進(jìn)而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的低能耗寫入。然而，現(xiàn)有室溫磁電材料體系極為有限，這一關(guān)鍵材料的匱乏嚴(yán)重限制了磁電存儲器的實際應(yīng)用。因此，探索高能效存儲的物理機(jī)制不僅具有重要的科學(xué)價值，更蘊(yùn)含著巨大的技術(shù)潛力。
本研究中，通過對稱性分析，研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)電場可在非極性磁性材料中誘導(dǎo)出二階縱向非線性電荷輸運(yùn)效應(yīng)。該非線性輸運(yùn)源于電場引發(fā)的電極化，其電場可切換特性為實現(xiàn)電場驅(qū)動的數(shù)據(jù)寫入提供了可能。該現(xiàn)象存在于光譜的磁性材料中，涵蓋鐵磁體、反鐵磁體、磁電材料和非磁電材料。隨后，通過第一性原理模擬和輸運(yùn)計算，研究團(tuán)隊進(jìn)一步確定了YFeO3和CuFeS2這兩種室溫反鐵磁材料具有電場可切換的二階縱向非線性電荷輸運(yùn)效應(yīng)。
該研究有望啟發(fā)新型低能耗數(shù)據(jù)存儲器的設(shè)計和制造。
相關(guān)論文信息： https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.046801
本文鏈接：研究提出新型電場驅(qū)動數(shù)據(jù)寫入機(jī)制http://m.sq15.cn/show-11-21610-0.html
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