自旋分子存儲器研究獲進展(圖文)

發布者：眺望科技                     發布日期：2022-04-02

經典的馮·諾依曼計算機架構中，數據存儲與處理分離。指令、數據在存儲器和處理器之間的高頻轉移，導致計算機發展的“存儲墻瓶頸”與“功耗墻瓶頸”。能否模仿人類的大腦，構建新型器件實現計算和存儲一體化，完成低功耗的復雜并行計算？ 

 

理論提出的自旋場效應晶體管（自旋FET）同時具有實現數據存儲和處理的潛力，具有高速、低能耗及非易失特性。前期工作中，中國科學院國家納米科學中心孫連峰團隊與合作者構建出室溫自旋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”結構的器件被構建，左邊金屬作為傳統的電流電壓回路，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。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，因此當有電流沿左邊金屬流動時，引起沿碳管方向的自旋流。這導致右邊的金屬除了傳統的電阻分壓，還含有一項自旋流引起的電勢。該自旋相關信號的電勢（Vnon-local）隨著柵壓變化呈現明顯的兩個臺階（狀態），可作為存儲器的非易失電信號，且該信號被外加磁場調控。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。 

 

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

 

論文鏈接 

 

自旋分子存儲器的電學特性及其電學測量示意圖

來源：國家納米中心（侵刪）