自旋波让未来芯片不再烫手

2020-07-10 10:32:12 新闻来源:网络
  现代电子设备的尺寸越来越小,电荷的高速运动和频繁的碰撞引起了芯片的严重加热,这不仅造成了高能耗,而且限制了芯片处理速度和集成度的提高,成为阻碍当前器件发展的一个严重问题。
  为此,王毅和贤舒扬创造性地提出了利用自旋波(准粒子:磁振子)驱动磁矩翻转来实现芯片"0"和"1"的信息存储和逻辑操作,这与传统的热耗散电子自旋注入技术完全不同。自旋波不仅限于电子导体,而且可以在多种介质中以"波"的方式传播自旋信息,而不需要散热、低阻尼和长距离的传播。重要的是,这一过程不需要导电电荷的参与,因此这种新的机制可以从根本上突破传统芯片加热和功耗的瓶颈。
  研究人员设计了非均相薄膜结构,反铁磁绝缘子NiO作为磁振荡器的有效传输通道,拓扑绝缘子Bi2Se3作为高强度磁振子产生源,开创性地利用磁振子转矩效应实现了广泛应用的NiFe和CoFeb铁磁薄膜自旋磁矩180°反转。当该装置在室温下工作时,磁振子的转矩效应非常显著。预计通过进一步调整该装置,该磁振子的转矩强度将进一步提高。
  实验证明,自旋波能有效地翻转自旋磁矩,为实现低功耗、高速信息存储和逻辑运算芯片开辟了一条新的途径,对后摩尔时代磁振子科学新研究方向的发展、激励磁振子器件的广泛探索和器件创新的推动具有深远的意义。
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