技术干货：手机过热的潜在解决方案

现代计算机存储器通过切换设备内的磁性位来编码信息。现在，新加坡国立大学电气与计算机工程系的研究人员进行了一项开创性研究，发现了一种新的有效方式，可以利用“自旋波”在室温下切换磁化强度，从而实现更节能的自旋记忆和逻辑设备。

传统的电子芯片遭受大量的“焦耳热”，这是由于产生高温的电流的流动而发生的。这是由设备内部移动电荷之间的快速运动和频繁碰撞引起的。这个严重的问题不仅会导致大量的功耗，而且会影响芯片的处理速度，并限制了可集成到设备中的芯片数量。

“使用电话，计算机和其他电子设备时，我们经常会遇到此类问题和不便。我们经常发现这些设备变得'热'和'慢'，而且，我们需要经常给它们充电，并且必须带另一个便携式充电器有时”，该研究小组负责人Yang Hyunsoo教授解释说。

因此，Yang教授的团队没有采用传统电子学中使用的标准电子注入方法，而是创造性地使用“自旋波”来切换磁化强度。自旋波是磁性材料顺序中的传播干扰，从准粒子的角度来看，自旋波被称为“磁振子”。

该团队构建了一个双层系统，该系统由反铁磁磁振子传输通道和拓扑绝缘体自旋源组成。他们是全球首创，然后在室温下以高效率成功地证明了在相邻铁磁层中自旋波驱动的磁化切换。

基于自旋波的新开关方案可以避免电荷移动。因此，器件的焦耳热和功耗将大大降低。基于自旋波的开关技术的进步可以为节能芯片开辟一条新途径。

研究结果于2019年11月29日发表在《科学》杂志上。

自旋波和磁振转矩

这项工作的第一作者王毅博士解释说：“即使在绝缘体中，自旋波（磁振子）也可以传递自旋信息，而不会涉及移动电荷。与电子自旋相比，这种独特的特性可能允许更长的自旋传播，但耗散性更低。”

王博士说：“如果我们将自旋信息从磁振子传递到局部磁化，那么我们就可以控制磁化，这可以理解为'磁振转矩'。”就像线性力是推动或拉动一样，扭矩也可以认为是对物体的扭曲。他补充说：“因此，这种操纵磁化的新方法可以用于将来的数据存储器和逻辑设备。”

潜在的应用和下一步

“我们的工作首先表明，马农转矩足以在室温下切换磁化强度。甚至马农转矩的效率也可以与先前追求的电自旋转矩效率相媲美。我们认为，可以通过工程设备进一步提高它，从而磁振转矩将更加节能。”杨教授说。

“我们知道，电气自旋扭矩已经为自旋电子设备应用（例如磁性随机存取存储器（MRAM））打开了时代。我们相信，有关用于磁化切换的新的磁振扭矩方案的报告在自旋电子学中改变了游戏规则。 “不仅振兴了马格尼克学的新研究领域，而且还振兴了马格尼克人操作的实用设备。”王博士说。

接下来，研究团队将进一步设计磁振转矩的效率，并探索所有不涉及电气部件的磁振装置。另外，自旋波的工作频率在太赫兹范围内。太赫兹设备可以以比目前更高的速度传输数据。杨教授说：“因此，基于马格诺转矩的设备将允许将来实现超高速应用。”

本文编译自sciencedaily。