Schematisk illustration av skyrmions baserad racingbaneminnesenhet. Kredit:WEI Wensen
Enligt en artikel publicerad i Nature Communications , forskare ledda av prof. Du Haifeng från Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) vid den kinesiska vetenskapsakademin, tillsammans med prof. Wang Weiwei och prof. Song Dongsheng från Anhui University, och prof. Znag Jiadong från University of New Hampshire, USA, har realiserat integrerad manipulation av magnetiska skyrmioner med elektriska strömmar, inklusive skrivning, radering och adressering av enstaka skyrmioner i en CoZnMn nanostripe vid rumstemperatur.
"Det ger den huvudsakliga grunden för att konstruera de skyrmion-baserade racerbanminnena", sa Du.
Sedan prototypen av skyrmion-baserat racerbaneminne först föreslogs 2013, har magnetisk skyrmion ansetts vara en lovande databärare för att konstruera de topologiska spintroniska enheterna, magnetisk skyrmion, en topologisk icke-trivial virvelliknande spinnstruktur. Skyrmioners operationer som använder ströminducerat spin-överföringsmoment i kirala bulkmagneter har emellertid utvecklats mycket långsamt under det senaste decenniet eftersom de tre operationerna att skriva, radera och adressera skyrmioner och deras integration i en enda mikroenhet fortfarande saknas .
I denna forskning designade och tillverkade forskarna ett anpassat chip för in-situ elektriska Lorentz Transmission elektronmikroskopi (TEM) experiment. Baserat på ett sådant chip var tillverkningen av TEM-mikroenheten helt kompatibel med den konventionella metoden för att lyfta ut strålar från fokusjoner, vilket gjorde hela processen effektiv.
Dessutom lärde de sig av tidigare erfarenhet av att förbereda prover genom jonstrålefokusering och förberedde CoZnMn nanostrukturerade enheter med enhetlig tjocklek och plan yta. En skåra med storleken ~280 nm vid kanten utformades för att vara jämförbar med storleken på en enda magnetisk skyrmion i CoZnMn (~110 nm).
Den integrerade manipulationen av magnetiska skyrmioner av elektriska strömmar realiserades. Kredit:WEI Wensen
En nanosekundsströmpuls introducerades för att manipulera de magnetiska skyrmionerna. Genom att kontrollera pulsbredd och strömtäthet uppnådde de en gradvis generering och rörelse av magnetiska skyrmioner.
Bortsett från det fann de att skyrmionerna kunde elimineras runt skåran genom att styra den elektriska strömmens riktning.
Äntligen realiserades den integrerade elektriska kontrollen för att skapa, utplåna och förskjuta magnetiska skyrmioner i en enhet, vilket demonstrerar de grundläggande funktionerna för att skriva, radera och adressera data.
Den kritiska strömtätheten var nästan en eller två storleksordningar lägre än den för att manipulera konventionella magnetiska domänväggar, vilket visar den låga effekten hos skyrmionbaserade racerbanaminnen, enligt prof. Du.
Dessa resultat har tillämpningar för skyrmion-baserade minnes- eller logiska enheter, enligt teamet. + Utforska vidare
