::: [email protected]
::: [email protected]
::: [email protected]
Разработан материал для магнитной памяти, который можно перезаписывать с помощью лазерного импульса
Новый материал позволяет переключать магнитную информацию с помощью одного сверхкороткого лазерного импульса. Поскольку свет может менять магнитные состояния гораздо быстрее, чем электрический ток, этот подход может обеспечить скорость переключения примерно в 1000 раз выше, чем у обычной магнитной памяти с электрическим приводом, а также снизить тепловыделение и потери энергии.
По словам исследователей, эта разработка приведет к появлению нового класса маломощной магнитной памяти для аппаратного обеспечения искусственного интеллекта, периферийных устройств и будущих оптоэлектронных платформ.
В магнитной памяти информация хранится за счет изменения направления намагниченности материала. В существующих технологиях магнитной памяти для записи данных обычно используется электрический ток.
Такой подход привлекателен тем, что позволяет сохранять информацию даже при отключении питания, но у него есть серьезные ограничения: скорость записи ограничена, а ток нагревает устройство, что увеличивает энергопотребление. Эти проблемы становятся все более серьезными по мере того, как искусственный интеллект и крупномасштабная цифровая инфраструктура продолжают повышать энергопотребление.
Чтобы решить эту проблему, исследователи сосредоточились на полностью оптическом переключении — явлении, при котором свет меняет магнитную ориентацию без использования тока. Ранее этот эффект наблюдался в ферримагнитных материалах, но они не подходили для использования в качестве памяти, поскольку их магнитные свойства были слишком слабыми для стабильной цифровой работы.
Исследователи преодолели этот барьер, разработав новый искусственный ферримагнетик, состоящий из слоев кобальта, гадолиния и CoFeB с антиферромагнитной обменной связью. Регулируя толщину каждого слоя с точностью до атомного масштаба и оптимизируя всю многослойную структуру, они создали материал, в котором магнитные состояния можно воспроизвести с помощью одного фемтосекундного лазерного импульса.
Команда также продемонстрировала, что операцию записи и перезаписи можно выполнять стабильно, что является базовым функционалом, необходимым для работы с памятью.
«Один из самых важных аспектов этой работы заключается в том, что мы добились оптического переключения в системе на основе CoFeB, которая уже хорошо совместима с технологией магнитных туннельных переходов, — считают исследователи — Благодаря этой совместимости наш результат гораздо более актуален для будущих устройств, чем предыдущие демонстрации, в которых использовались только модельные материалы».
Исследование опубликовано в журнале Applied Physics Letters.