自旋分子存儲器研究獲進展(圖文)

發(fā)布者：眺望科技                     發(fā)布日期：2022-04-02

經(jīng)典的馮·諾依曼計算機架構(gòu)中，數(shù)據(jù)存儲與處理分離。指令、數(shù)據(jù)在存儲器和處理器之間的高頻轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致計算機發(fā)展的“存儲墻瓶頸”與“功耗墻瓶頸”。能否模仿人類的大腦，構(gòu)建新型器件實現(xiàn)計算和存儲一體化，完成低功耗的復(fù)雜并行計算？ 

 

理論提出的自旋場效應(yīng)晶體管（自旋FET）同時具有實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲和處理的潛力，具有高速、低能耗及非易失特性。前期工作中，中國科學(xué)院國家納米科學(xué)中心孫連峰團隊與合作者構(gòu)建出室溫自旋FET。近日，該團隊通過實驗證明該種自旋FET同時具有存儲功能，為實現(xiàn)存算一體化、低功耗、并行計算開辟了新途徑。 

 

本研究中，一種“H”結(jié)構(gòu)的器件被構(gòu)建，左邊金屬作為傳統(tǒng)的電流電壓回路，通過一根碳管與右邊金屬電極相連，而右邊金屬置于開路狀態(tài)。由于碳管含有兩段沿徑向的開口，且開口處存在局域巨磁矩，因此當(dāng)有電流沿左邊金屬流動時，引起沿碳管方向的自旋流。這導(dǎo)致右邊的金屬除了傳統(tǒng)的電阻分壓，還含有一項自旋流引起的電勢。該自旋相關(guān)信號的電勢（Vnon-local）隨著柵壓變化呈現(xiàn)明顯的兩個臺階（狀態(tài)），可作為存儲器的非易失電信號，且該信號被外加磁場調(diào)控。單壁碳管通常被看作一種直徑1.5納米左右的分子，該存儲器的研制表明自旋分子存儲器可在室溫下工作，為高性能非馮·諾依曼計算機的研制奠定了基礎(chǔ)。 

 

相關(guān)研究成果以Room-temperature nonvolatile molecular memory based on partially unzipped nanotube為題，發(fā)表在Advanced Functional Materials上。新加坡南洋理工大學(xué)科研人員參與研究。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中科院及廣東粵港澳大灣區(qū)國家納米科技創(chuàng)新研究院等的支持。 

 

論文鏈接 

 

自旋分子存儲器的電學(xué)特性及其電學(xué)測量示意圖

來源：國家納米中心（侵刪）