Van verschillende magneetbanden, diskettes en harde schijven van computers, magnetische materialen slaan al meer dan een halve eeuw onze elektronische informatie op, samen met onze waardevolle kennis en herinneringen.

In meer recente jaren, de nieuwe typen fenomenen die bekend staan ​​als magnetoweerstand, dat is de neiging van een materiaal om zijn elektrische weerstand te veranderen wanneer een extern aangelegd magnetisch veld of zijn eigen magnetisatie wordt veranderd, heeft zijn succes gevonden in leeskoppen van harde schijven, magnetische veldsensoren en de rijzende ster in de geheugentechnologieën, het magneto-resistieve random access memory.

Een nieuwe ontdekking, geleid door onderzoekers van de Universiteit van Minnesota, demonstreert het bestaan ​​van een nieuw soort magnetoweerstand met topologische isolatoren die kunnen leiden tot verbeteringen in toekomstige computers en computeropslag. De details van hun onderzoek zijn gepubliceerd in het meest recente nummer van het wetenschappelijke tijdschrift Natuurcommunicatie .

"Onze ontdekking is een ontbrekend stukje van de puzzel om de toekomst van low-power computing en geheugen voor de halfgeleiderindustrie te verbeteren, inclusief hersenachtige computers en chips voor robots en 3D magnetisch geheugen, " zei Robert F. Hartmann, hoogleraar elektrische en computertechniek aan de Universiteit van Minnesota, Jian-Ping Wang, directeur van het Centrum voor Spintronische Materialen, interfaces, en Novel Structures (C-SPIN) gebaseerd op de Universiteit van Minnesota en co-auteur van de studie.

Opkomende technologie met topologische isolatoren

Hoewel magnetische opname nog steeds de toepassingen voor gegevensopslag domineert, het magneto-resistieve random access memory vindt stilaan zijn plaats op het gebied van computergeheugen. Van de buitenkant, ze zijn anders dan de harde schijven die mechanisch draaiende schijven en zwaaiende koppen hebben - ze lijken meer op elk ander type geheugen. Het zijn chips (solid-state) die je zou vinden als ze op printplaten in een computer of mobiel apparaat worden gesoldeerd.

Onlangs, een groep materialen genaamd topologische isolatoren is gevonden om de schrijfenergie-efficiëntie van magneto-resistieve random access geheugencellen in elektronica verder te verbeteren. Echter, de nieuwe apparaatgeometrie vereist een nieuw magnetoweerstandsverschijnsel om de leesfunctie van de geheugencel in 3D-systeem en netwerk te bereiken.

Na de recente ontdekking van de unidirectionele spin Hall-magnetoweerstand in conventionele metalen dubbellaagse materiaalsystemen, onderzoekers van de Universiteit van Minnesota werkten samen met collega's van de Pennsylvania State University en toonden voor het eerst het bestaan ​​van een dergelijke magnetoweerstand in de topologische isolator-ferromagneet dubbellagen aan.

De studie bevestigt het bestaan ​​van een dergelijke unidirectionele magnetoweerstand en onthult dat de toepassing van topologische isolatoren, in vergelijking met zware metalen, verdubbelt de magnetoweerstandsprestaties bij 150 Kelvin (-123,15 Celsius). Vanuit een toepassingsperspectief, dit werk biedt het ontbrekende stukje van de puzzel om een ​​voorgesteld 3D en cross-bar type computer- en geheugenapparaat te creëren met topologische isolatoren door de voorheen ontbrekende of zeer onhandige leesfunctionaliteit toe te voegen.