图为博德和自旋极化扫描隧道显微镜。（毛黎 供图）

 

由美国能源部阿贡国家实验室的物理学家马提亚·博德领导的一项新研究，提出了一种电子器件存储的新机制，使在无需任何磁场的条件下开关一个磁性纳米粒子成为可能，这将使电脑能更准确地读写和存储信息。该项研究成果刊登在9月14日出版的美国《科学》杂志上。

 

博德和来自德国汉堡大学的4位同事用一个装有磁场探针尖的特殊扫描隧道显微镜，迫使自旋流通过一个小的磁结构。研究人员发现，该结构的磁化方向并不受小电流的影响，而只有自旋流足够高时才受影响。

 

目前，大多数计算机使用的是动态随机存取存储器（DRAM），其中每一个二进制数字信息（位元）储存在集成电路中的一个个电容里。博德的实验则把焦点集中在磁阻随机存取存储器（MRAM），它将数据存储在包含两个铁磁层的磁存储单元中，两个铁磁层则由一个非磁的薄垫片隔开。当其中一个铁磁层以固定方向保持极化时，另一铁磁层通过外加一个和顶层具有相同方向（为“0”）或相反方向（为“1”）的磁场进行极化。

 

传统的MRAM都是由磁场来进行开关。随着计算机的升级换代，为了在同一物理空间装配更多的内存，位元尺寸也不断缩小，这使得磁场越来越容易发生“误写”或“远场”效应。在这种情况下，磁场在开关目标位元的磁化的同时，也可能对邻近的位元进行误操作。通过使用扫描隧道显微镜将磁结构解析至单个原子尺寸，就能消除这种效应。

 

博德小组是首次用扫描隧道显微镜获得高空间分辨率数据的研究人员。高分辨率的扫描隧道显微镜便于科研人员寻找在磁存储结构中的小杂质，并探究它们如何影响磁体的极化。这项技术可能导致发现新的材料，或者发现一种使位元开关更有效的方法。如果能够找到一种帮助磁结构开关的杂质，就可以在磁体中故意掺杂这样的杂质，使磁结构在更低的电流下实现开关。（来源：科技日报）