英开发出新磁性材料 可望实现热感应开关元件

发布时间:2014-8-28 11:34:19

由英国约克大学(University of York)主导的一支跨国科学家研究团队声称开发出能以超快速雷射脉冲改变材料磁极状态的方法,可望用于实现更高能效的热感应开关元件,从而为具有更高性能与能源效率效的新一代磁性材料与元件发展铺路。

这项开发任务集中于全光式热感应磁开关(TIMS),采用了超快速雷射脉冲来改变材料的磁极状态,相当于记录数据的单个位元。由于在全光式切换时不必使用磁场来写入数据,因而可实现显著降低功耗的目标。每个写入位元所沉积的雷射能量更小得多。

目前用于储存的磁性材料几乎都是全数字化信息。信息处理与储存占据全球能源消耗的很大一部份,而要持续提升能源效率就需要开发新的技术与材料。

迄今为止,仅称为亚铁磁性材料(ferrimagnet)的稀土过渡金属(Re-Tm)合金已被证明能表现出全光式切换特性。然而,这些材料均难以在新科技元件所需的纳米级下生产,而且由于使用了釓(Gd)与鋱(Tb)等稀土类金属而变得极其昂贵。

由纽克大学物理系为主导的这支研究团队还包括来自德国赫蒙霍兹国家研究中心(HZB)与荷兰奈梅亨大学(Radboud University Nijmegen)的科学家们,共同展示如何使用合成亚铁磁两个铁磁及其非磁性间隔层的夹层。该间隔层在两个铁磁之间耦合,使其得以彼此对齐相对。而当受到超快雷射脉冲时,该结构可自发性切换其磁性状态,以显示写入数据的单个位元。

约克大学物理系教授Richard Evans解释:“随着全球人口不断增加导致对于能源的需求攀升,各种新科技设备被广泛利用的最重要目标之一就在于提升能源效率。合成亚铁磁结构克服了Re -Tm合金的内在问题,从而为具有更高性能与能效的新一代磁性材料与元件的发展铺路。由于这项研究成果显示可有效利用奈米级的结构,从而为实现基于热感应开关的元件迈出了一大步。”

该研究计划由欧盟第七期科研架构计划(EU-FP7)、荷兰科学研究组织(NWO)以及物质基础研究基金会(FOM)赞助。