該圖顯示了使用電壓改變材料屬性的原理。在這種材料的三明治中，施加電壓導(dǎo)致離子 - 帶電原子的運(yùn)動(dòng) - 從中??間，功能層的材料層進(jìn)入靶層。這改變了目標(biāo)材料的一些性能 - 磁性，熱或光 - 磁阻，并且在移除電壓后保持變化。

新的研究詳細(xì)介紹了一個(gè)基于麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)在使用電信號(hào)控制磁存儲(chǔ)器的概念中取得了重要的進(jìn)步。

研究人員說(shuō)，使用MIT和合作者的研究人員開發(fā)的小型施加電壓切換材料的磁性的新方法可以發(fā)出新的應(yīng)用程序的開始，可以發(fā)揮新款材料的開頭，具有各種可切換性質(zhì)，具有各種可切換性質(zhì)。

他們說(shuō)，該技術(shù)最終最終可用于控制除磁性以外的特性，包括反射率或?qū)崧省Ｐ掳l(fā)現(xiàn)的第一次應(yīng)用可能是一種新的內(nèi)存芯片，無(wú)需電源即可維護(hù)數(shù)據(jù)，這使得其整體功率需求急劇降低。這對(duì)于移動(dòng)設(shè)備來(lái)說(shuō)可能特別有用，電池壽命通常是一個(gè)重大限制。

該研究結(jié)果本周發(fā)表于本周的自然材料，由麻省理工學(xué)院博士生Uwe Bauer，杰弗里海灘和其他六位共同作者副教授。

海灘，“材料科學(xué)與工程學(xué)副教授”的一堂兒，表示這項(xiàng)工作是鮑爾對(duì)電壓可編程材料的博士學(xué)位研究的高潮。海灘說(shuō)，這項(xiàng)工作可能導(dǎo)致新型的非易失性，超級(jí)電源記憶芯片。

海灘表示，使用電信號(hào)控制磁存儲(chǔ)元件的概念是芯片制造商的較多研究的主題。但他說(shuō)，基于麻省麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)在制造技術(shù)方面取得了重要進(jìn)步。

這些裝置的結(jié)構(gòu)類似于電容器，海灘解釋，用兩層薄的導(dǎo)電材料層由絕緣層分開。絕緣層如此薄，在某些條件下，電子可以通過(guò)它隧道隧道。

但是與電容器不同，這些低功率芯片中的導(dǎo)電層被磁化。在新裝置中，一個(gè)導(dǎo)電層具有固定磁化，但是通過(guò)向其施加電壓，可以在兩個(gè)磁取向之間切換。當(dāng)磁取向?qū)R時(shí)，電子更容易從一層到另一層隧道隧道;當(dāng)它們具有相反的方向時(shí)，設(shè)備更加絕緣。這些狀態(tài)可用于表示“零”和“一個(gè)”。

麻省理工學(xué)院的工作表明，它只需要一個(gè)小電壓來(lái)翻轉(zhuǎn)設(shè)備的狀態(tài) - 即使在電源關(guān)閉后，該狀態(tài)也會(huì)保留其新狀態(tài)。傳統(tǒng)的存儲(chǔ)器設(shè)備需要連續(xù)的電源來(lái)維持其狀態(tài)。

麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)能夠設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)，其中電壓會(huì)比其他組能夠?qū)崿F(xiàn)的高動(dòng)力改變磁性。這種強(qiáng)大的磁化變化可能成為新記憶單元的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

它們通過(guò)使用由氧化物材料制成的絕緣層實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)，其中施加的電壓可以重新排列氧離子的位置。它們表明，通過(guò)在界面附近來(lái)回移動(dòng)氧離子，可以顯著地改變磁性層的性質(zhì)。

該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在努力加速這些更改的速度來(lái)對(duì)存儲(chǔ)器元素進(jìn)行速度。他們已經(jīng)達(dá)到了開關(guān)的Megahertz（每秒數(shù)百萬(wàn)次）的速度，但他們說(shuō)，一個(gè)完全競(jìng)爭(zhēng)的記憶模塊將需要進(jìn)一步增加百倍到千倍。

該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，可以使用加熱氧化物層的激光脈沖來(lái)改變磁性，幫助氧離子更容易移動(dòng)。用于改變材料狀態(tài)的激光束可以掃描其表面，使變化變化。

可以使用相同的技術(shù)來(lái)改變材料的其他性質(zhì)，海灘解釋，例如反射率或?qū)崧省＿@些特性通常僅通過(guò)機(jī)械或化學(xué)處理來(lái)改變。“所有這些屬性都可以在電控下進(jìn)行，打開和關(guān)閉，甚至使用光束”寫入“，”海灘說(shuō)。這種能夠在飛行中提出這種變化基本上產(chǎn)生“用于材料特性的蝕刻素描”，“他說(shuō)。新發(fā)現(xiàn)”開始作為僥幸“，”海灘說(shuō)：Bauer正在嘗試分層材料，期望從施加的電壓看標(biāo)準(zhǔn)臨時(shí)電容效應(yīng)。“但他關(guān)閉了電壓，它保持這種方式，”海灘說(shuō)，“具有逆轉(zhuǎn)的磁力狀態(tài)，導(dǎo)致進(jìn)一步調(diào)查。

“我認(rèn)為這將具有廣泛的應(yīng)用程序，”海灘表示，補(bǔ)充說(shuō)它使用了Microchip制造中已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)的方法和材料。

除了鮑爾和海灘外，該團(tuán)隊(duì)還包括芬蘭的Aalto大學(xué)萊德瑤和塞巴斯蒂亞·瓦·迪金克，在麻省理工學(xué)院，Parnika Agrawal和Satoru Emori和陶瓷和電子材料哈里·拉里教授。該工作得到了國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和三星的支持。

出版物：Uwe Bauer，等，“界面磁性的磁離子控制”自然材料（2014）; DOI：10.1038 / NMAT4134

圖像：圖表由研究人員提供;由何塞 - 路易斯奧利賽馬/麻省理工學(xué)院編輯