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![硬核!大连理工教授王译在《Science》上发表突破性成果](http://p2.ttnews.xyz/loading.gif)
2019年11月29日,大連理工大學物理學院、三束材料改性教育部重點實驗室王譯教授與新加坡國立大學Hyunsoo Yang教授,在世界頂級期刊Science (《科學》)上發表重要工作: 利用自旋波翻轉磁矩實現數據存儲與邏輯運算。
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遵循摩爾定律飛速發展的現代電子器件尺寸越來越小,芯片中因電荷高速運動和頻繁碰撞引發嚴重發熱,不但造成高能耗,同時限制芯片處理速度與集成密度的提高,成為阻礙當前器件發展的一個嚴重問題。 在日常生活中,我們都能切身體會到電子產品耗電、發熱而帶來的嚴重不便。
聚焦上述關鍵科學技術問題,王譯教授與新加坡國立大學Hyunsoo Yang教授創新性提出利用自旋波(準粒子: 磁振子)來驅動磁矩翻轉,實現芯片“0”和“1”的信息存儲和邏輯運算,這完全不同於以往通過有熱耗散電子自旋注入的傳統技術。 自旋波不侷限於電子導體,可以以“波”的方式在多種介質中無熱耗散、低阻尼、長距離傳播自旋信息,重要的是該過程不需要導電電荷參與,因此這種新機制可以從根本上突破傳統芯片發熱、耗電等瓶頸。
圖A-B: 磁振子轉矩(A)與傳統電子自旋轉矩(B)對比示意圖; 圖C: 磁振子轉矩器件光學照片; 圖D: 磁振子轉矩驅動NiFe磁矩翻轉器件示意圖; 圖E: Bi2Se3/NiO/NiFe器件的自旋轉矩鐵磁共振測量示意圖; 圖F: 磁振子轉矩強度與NiO厚度關係; 圖G: 不同厚度NiO器件中磁振子轉矩與溫度的關係; 圖H: 磁振子轉矩效應驅動磁矩翻轉磁光克爾成像。
在前期工作基礎上,他們設計了異質薄膜結構,反鐵磁絕緣體NiO作為磁振子高效傳輸通道,拓撲絕緣體Bi2Se3作為高強度磁振子產生源,開創性利用磁振子轉矩效應實現商業廣泛應用的NiFe和CoFeB鐵磁薄膜自旋磁矩180°翻轉。 器件在室溫下運行,磁振子轉矩效應顯著,預期通過進一步調控器件,磁振子轉矩強度有望進一步增強。
此工作實驗證實了自旋波可有效翻轉自旋磁矩,開闢了實現低功耗、高速度信息存儲和邏輯運算芯片的新途徑,必將發展磁振子學新研究方向,激發磁振子器件廣泛探索,促進後摩爾時代器件革新。 該工作中,我校王譯教授為第一作者,成果部分得到大連理工大學人才啟動資金的資助。
王譯,物理學院教授、博士生導師。 大連理工大學“星海青千”人才獲得者,入選2018年“大連市重點產業緊缺人才”。 連續12年從事自旋電子學器件物理及應用研究。 目前重點開展自旋軌道矩磁隨機存儲器的基礎應用研究。
王譯教授在Science (一作),Physical Review Letters(一作),Nature Communications(一作),Nano Letters(一作),Nature Materials,Nature Nanotechnology,Nature Physics,Advanced Materials等國際著名期刊發表SCI論文24篇。 現擔任Physics Review Letters, Nano Letters,ACS Nano, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, IEEE Transactions on Magnetic等國際期刊審稿人。
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