清华大学磁存储技术新发现

好,今天咱们聊一聊清华大学微纳加工中心最近在磁存储技术上的新发现。这事儿主要是宋成教授在接受国家基金委还有北京市非共识项目的支持下干成的。说到磁存储,咱们现在是在大数据和人工智能时代,全球数据量那是蹭蹭往上涨,结果就导致了两个大问题:算力跟不上、能耗急剧攀升。你看这几年内存、硬盘动不动就缺货,价格还翻倍涨,说白了就是咱们的存储能力跟不上数据增长的速度。诺贝尔奖得主Fert教授在2024年就预言过,到了2030年,信息存储与处理的总能耗可能会占到全球总能耗的20%。这就说明啊,以后的存储技术必须得超快、超高密度、超低功耗才行。 磁存储技术是拿磁体的自旋当信息载体的,读写速度快、抗辐照能力强、稳定性好。所以呢,发展这种技术是刚需。不过呢,以前咱们磁存储一直有个难题:用铁磁材料读写方便,但是它们自带杂散磁场,材料之间互相干扰,存储密度提不上去;反铁磁材料没杂散场、速度很快能到太赫兹级别,但用电读写很难控制。大家以前都觉得铁磁和反铁磁是水火不容的。直到咱们搞出了交错磁体这种东西,才算彻底打破了这个认知。 这种交错磁体把铁磁和反铁磁的优点都结合起来了:没杂散场、响应速度超快,还能用电读写得很方便。这就特别适合咱们需要的那种“超快、高密度、低功耗”的需求。咱们团队早在2022年就通过实验证明了交错磁体的存在,当时被国际同行评价为原创性实验。而且这成果还入选了《科学》2024年度十大科学突破呢。现在咱们国家在这一块儿绝对是走在世界前面的,不管是理论预言还是实验验证,都做得很扎实。 再来说说他们在Nature上发的最新成果吧。团队最近在Nature上发了篇文章说他们弄明白了晶体对称性是交错磁体的核心指纹特征,也就是通过调控晶体对称性来改变材料的性质。他们还成功制备出了一种能在室温下稳定工作的材料——锑化铬(CrSb),通过改变晶格结构就能切换磁空间群,实现全电学读写。这就意味着以后的存储器件根本不需要磁场就能工作了。 另外还有个好消息:咱们还在零磁场条件下实现了手性反铁磁序的高效电学操控。以前像日本那些团队想操控手性反铁磁序都得外加磁场才行。但问题是现在的高密度存储器件越来越小,磁场源很难微型化。咱们这次不用磁场就能把手性反铁磁序100%翻转过来,效率还比传统铁磁和反铁磁高多了。 这项工作为研发新一代高密度、超快速度、超低功耗的存储器奠定了基础。未来我们打算继续攻关器件化研究还有基础研究成果转化的事儿。要是这些研究成功了,就能有力支撑咱们国家在先进存储、太赫兹技术还有人工智能产业这些领域实现高质量发展啦!