来源：微信公众号“深圳风火轮团队”

存储技术最新突破：有助于改善类脑计算与存储！

美国明尼苏达大学研究人员领导了一项新科研项目，探索出一种涉及磁阻效应的新型拓扑绝缘体。未来，这种拓扑绝缘体将改善计算机计算与存储。

他们将研究的细节发表在最近一期的科技期刊《自然通信》（Nature Communications）。

技术

虽然磁记录法在数据存储应用中仍占据着首要位置，但是磁阻随机存取存储器正逐渐在计算机存储领域的占有一席之地。从外部看，它们不像硬盘驱动器那样具有机械旋转的磁盘和摆动的磁头，它们更像一种其他类型的存储器。它们是一些芯片（固态），这些芯片焊接在计算机或者移动设备的电路板上。

2018年初，一组称为“拓扑绝缘体”的材料已经用于进一步改善磁阻随机存储电子单元的写数据的能量效率。然而，新设备的几何形状需要一种新的磁致电阻现象，从而完成三维系统和网络中的存储单元的读数据功能。

科学家们发现了传统金属双层材料系统中的单向自旋霍尔磁阻。随后，明尼苏达大学的研究人员与宾夕法尼亚州立大学的同事们合作，在拓扑绝缘体-铁磁体双层中，首次展示出这种磁致电阻现象的存在。

下图是磁阻效应的示意图。电子自旋在拓扑绝缘体中产生。那些处于铁磁体和拓扑绝缘体接口处的电子自旋与铁磁体产生交互作用，从而为设备带来高电阻或者低电阻，这一点取决于磁场和自旋的相对方向。

下图展示了霍尔电阻的测量装置以及霍尔电阻在不同条件下的变化。

这项研究确认了这种单向磁致电阻的存在，并揭示出相比于重金属，采用拓扑绝缘体能在150开尔文（-123.15 摄氏度）下将磁致电阻的性能翻倍。这项研究通过增加之前缺失的或者说非常不便的读数据功能，创建出一种涉及拓扑绝缘体的三维和横条类型的计算机和存储设备，从应用的角度说，它的意义如同拼图中缺少的那一块。

明尼苏达大学电气和计算机工程系教授、明尼苏达大学自旋电子材料、接口和新型结构中心（C-SPIN）主任、论文的合著者 Jian-Ping Wang 表示：“对于未来半导体工业的低功耗计算和存储（例如：类脑计算、机器人芯片、三维磁存储器）的改进来说，我们的研究就如同拼图中缺少的那一块。”