據(jù)安徽日?qǐng)?bào)消息，記者3月28日從安徽大學(xué)獲悉，該校新型磁性材料與存儲(chǔ)器件研究團(tuán)隊(duì)利用聚焦離子束微納器件制備和原位洛倫茲電鏡表征技術(shù)，首次實(shí)現(xiàn)了納米條帶存儲(chǔ)器件結(jié)構(gòu)單元中電流誘導(dǎo)磁斯格明子的寫(xiě)入、刪除及尋址一體化精準(zhǔn)操控，為構(gòu)筑拓?fù)浯判源鎯?chǔ)器提供了原理性支撐，相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然·通訊》上。

信息存儲(chǔ)是當(dāng)前大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能、5G通信的基石，是大國(guó)科技競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)、國(guó)家戰(zhàn)略部署的核心技術(shù)之一。磁性材料儲(chǔ)存了全球約70%的數(shù)據(jù)，是信息戰(zhàn)中的關(guān)鍵材料。但傳統(tǒng)的磁存儲(chǔ)技術(shù)由于現(xiàn)有磁性材料的超順磁極限等限制，已經(jīng)趨于密度和速度極限。尋找新型磁性材料以構(gòu)筑高性能磁存儲(chǔ)器已經(jīng)發(fā)展成國(guó)家信息材料領(lǐng)域的重大需求。2009年，德國(guó)科學(xué)家在一類(lèi)手性金屬磁性材料中，發(fā)現(xiàn)一種具有非平庸拓?fù)涮匦缘拇沤Y(jié)構(gòu)，稱(chēng)之為磁斯格明子。其具有尺寸小、穩(wěn)定性高、電流易操控等優(yōu)點(diǎn)，有望作為下一代數(shù)據(jù)載體，構(gòu)筑突破傳統(tǒng)磁存儲(chǔ)技術(shù)限制的磁電子學(xué)器件。

磁斯格明子存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)方案早在2013年就已被提出，但在實(shí)驗(yàn)上遇到了極大挑戰(zhàn)。其關(guān)鍵在于器件設(shè)計(jì)要在納米條帶邊緣制備一個(gè)與單個(gè)磁斯格明子大小和形狀均可比擬的幾何缺口，以實(shí)現(xiàn)拓?fù)浯糯鎯?chǔ)的寫(xiě)入和擦除功能。然而，利用傳統(tǒng)技術(shù)制備的納米條帶厚度和形狀不均勻，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)磁斯格明子運(yùn)動(dòng)所需電流密度大且不均勻，會(huì)產(chǎn)生高的焦耳熱效應(yīng)，導(dǎo)致磁斯格明子可控性差。同時(shí)，用傳統(tǒng)技術(shù)制備出的缺口特征尺寸在微米量級(jí)，遠(yuǎn)大于理論設(shè)計(jì)尺寸，使得磁斯格明子產(chǎn)生極不可控。以上原因?qū)е略谝粋€(gè)納米器件結(jié)構(gòu)單元中同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的寫(xiě)、擦除及尋址三個(gè)功能一直無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

針對(duì)這些問(wèn)題，安大研發(fā)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并研制出易于精細(xì)加工納米微結(jié)構(gòu)的透射電鏡原位加電芯片，擴(kuò)展了洛倫茲透射電鏡原位加電功能。同時(shí)，基于前期聚焦離子束樣品制備技術(shù)的積累，制備出可控制、厚度均勻、表面平整的器件CoZnMn納米結(jié)構(gòu)單元，實(shí)現(xiàn)了電流脈沖誘導(dǎo)的磁斯格明子產(chǎn)生和寫(xiě)入。并通過(guò)控制脈沖的寬度及電流密度實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)生磁斯格明子的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)尋址。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)控制電流脈沖方向，利用邊緣缺口消除斯格明子，最終在一個(gè)器件結(jié)構(gòu)單元中實(shí)現(xiàn)了磁斯格明子產(chǎn)生、擦除和驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)一體化電操控，展示了原理性器件寫(xiě)、擦除和尋址功能。  （記者 陳婉婉）