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计算:磁电设备的设计可以改善记忆

发布时间:2019-06-16 17:36 来源:未知 编辑:admin

  多年来,制造商已经为计算机提供了越来越多的存储器,这些存 但是半导体公司不能像以前那样快速地减小存储器元件的尺寸,并且当前的设计不能节能。传统的存储器件使用晶体管并依靠电场来存储和读出信息。正在深入研究的另一种方法是使用磁场来存储信息。一种有希望的磁性装置依赖于磁电效应,其允许电场切换装置的磁性。然而,现有装置往往需要难以生产和容纳的大磁场和电场。

  该问题的一个潜在解决方案是由氧化铬(Cr 2 O 3)制成的新开关元件,其有一天可用于计算机存储器和闪存驱动器中。“该设备具有更好的缩放潜力,因此它可以做得更小,并且一旦经过适当的改进就会消耗更少的能量,”明尼苏达大学的研究人员和该论文的作者Randall Victora说。研究人员在AIP出版社的应用物理快报中报告了他们的发现。

  计算机存储器由开关元件,微型器件组成,可以打开和关闭以将信息位存储为1和0。以前的研究人员发现,氧化铬的磁电特性意味着它可以仅用电场“切换”,但切换需要存在静磁场。在这些元素的基础上,Victora和Rizvi Ahmed为具有氧化铬核心的存储器件创造了一种设计,不需要任何外部施加的磁场来操作。

  他们的设计用磁性材料包围氧化铬。这通过量子力学耦合到Cr磁矩提供有效磁场,同时允许器件以阻止杂散磁场影响附近器件的方式布置。读出器件状态以确定它是处于一种状态还是零状态的元件放置在器件的顶部。这可能会将更多的存储器封装到更小的空间中,因为氧化铬和磁体之间的接口是使器件起作用的耦合的关键。随着器件收缩,界面相对于其体积的更大表面积改善了操作。这种特性优于传统的半导体,随着尺寸的缩小,表面积的增加导致更大的电荷泄漏和热损失。

  接下来,Victora和Ahmed的目标是与使用chromia的同事合作构建和测试设备。如果成功制造,那么新设备可能会取代计算机中的动态随机存取存储器。

  “DRAM是一个巨大的市场。它提供了计算机内部的快速内存,但问题是它泄漏了大量电量,这使得它非常节能,”Victora说。DRAM也是易失性的,因此一旦电源中断,信息就会消失,例如当计算机崩溃擦除未保存的文档时。如本文所述,该装置是非易失性的。

  然而,这样的存储设备可能需要数年才能完善。一个重要障碍是设备的耐热性。计算机产生大量热量,并且建模预测该设备将在30摄氏度左右停止运行,相当于炎热的夏日。优化氧化铬,可能通过掺杂其他元素,可以改善其功能并使其更适合替换现有的存储器设备。

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