近年来，出现了多种用于计算设备的存储器类型，旨在克服传统随机存取存储器 (RAM) 的限制。磁阻 RAM (MRAM) 就是这样一种存储器类型，与传统 RAM 相比，它具有多种优势，包括非易失性、高速、增加的存储容量和增强的耐用性。尽管 MRAM 器件已经取得了显着的改进，但降低数据写入过程中的能耗仍然是一个严峻的挑战。
大阪大学研究人员最近在《Advanced Science》上发表的一项研究提出了一种用于低能耗数据写入 MRAM 设备的新技术。与目前基于电流的方法相比，所提出的技术实现了基于电场的写入方案，其能耗更低，有可能提供传统 RAM 的替代方案。
传统的动态 RAM (DRAM) 器件具有由晶体管和电容器组成的基本存储单元。然而，存储的数据是易失性的，这意味着需要输入能量来保留数据。相比之下，MRAM 使用磁性状态（例如磁化方向）来写入和存储数据，从而实现非易失性数据存储。
该研究的主要作者 Takamasa Usami 解释说：“由于 MRAM 器件依赖于非易失性磁化状态，而不是电容器中的易失性充电状态，因此，就待机状态下的低功耗而言，它们是 DRAM 的有前途的替代品” 。
目前的 MRAM 器件通常需要电流来切换磁隧道结的磁化矢量，类似于 DRAM 器件中切换电容器的充电状态。然而，在写入过程中需要大电流来切换磁化矢量。这会导致不可避免的焦耳热，从而导致能量消耗。
目前的 MRAM 器件通常需要电流来切换磁隧道结的磁化矢量，类似于 DRAM 器件中切换电容器的充电状态。然而，在写入过程中需要大电流来切换磁化矢量。这会导致不可避免的焦耳热，从而导致能量消耗。
研究人员此前报道了一种多铁异质结构，其 CME 耦合系数超过 10-5 s/m。然而，铁磁层（Co2FeSi）部分的结构波动使得实现所需的磁各向异性变得困难，阻碍了可靠的电场运行。为了提高这种结构的稳定性，研究人员开发了一种新技术，在铁磁层和压电层之间插入超薄钒层。如图2所示，通过插入钒层实现了清晰的界面，从而可靠地控制了Co2FeSi层中的磁各向异性。此外，CME 效应达到的值比不包含钒层的类似装置所达到的值更大。
资深作者 Kohei Hamaya 表示：“通过对多铁异质结构的精确控制，满足了实现实用磁电 (ME)-MRAM 器件的两个关键要求，即零电场的非易失性二元态和巨大的 CME 效应。” 。
这项自旋电子器件研究最终可以在实际的 MRAM 器件上实现，使制造商能够开发 ME-MRAM，这是一种低功耗写入技术，适用于需要持久且安全内存的各种应用。
-
The article “Artificial control of giant converse magnetoelectric effect in spintronic multiferroic heterostructure” was published in Advanced Science at DOI: https://doi.org/10.1002/advs.202413566.
-
文章“自旋电子多铁异质结构中巨型逆磁电效应的人工控制”发表在DOI的Advanced Science上：https://doi.org/10.1002/advs.202413566
-
更智能的内存：降低能耗的下一代 RAM 大阪大学的研究人员推出了一项创新技术来降低现代存储设备的功耗 发表于大阪大学网站