Джу Хён Хо, Ульсанский национальный институт науки и технологий
под редакцией Сэди Харли , рецензент Эндрю Зинин
Группа исследователей, сотрудничающая с UNIST, объявила об успешной разработке нового полупроводникового устройства, использующего новый класс материалов, известный как альтермагнетизм. Ожидается, что этот прорыв значительно ускорит разработку сверхбыстрых и энергоэффективных полупроводниковых микросхем для искусственного интеллекта.
Под совместным руководством профессора Чон-У Ю с кафедры материаловедения и инженерии и профессора Чанхи Сона с кафедры физики Университета штата Нью-Йорк в Иллинойсе (UNIST) группа успешно изготовила магнитные туннельные переходы (МТП) на основе оксида рутения (RuO2 ) . Они также измерили практический уровень туннельного магнитосопротивления (ТМС) в этих устройствах, продемонстрировав их потенциал для спинтронных приложений.
Исследованием руководили Сынхён Но с кафедры материаловедения и инженерии и Кюхён Ким с кафедры физики Университета штата Нью-Йорк в Иллинойсе (UNIST). Результаты были опубликованы в журнале Physical Review Letters 20 июня 2025 года.
MTJ являются важнейшими компонентами устройств магнитной памяти с произвольным доступом (MRAM). Хотя MRAM обладает такими преимуществами, как энергонезависимость и низкое энергопотребление , её широкое применение ограничено использованием ферромагнитных материалов , которым требуется значительная энергия для переворота спина, которые имеют ограниченную скорость переключения и чувствительны к внешним магнитным помехам.
Исследователи разработали устройство на основе альтермагнитного материала, способное преодолеть эти ограничения. В отличие от ферромагнетиков, альтермагнитные материалы способны хранить информацию посредством электронного спина, будучи менее подверженными влиянию внешних магнитных полей, что обеспечивает сверхбыстрое переключение. В этом исследовании группа использовала RuO2 , один из наиболее изученных кандидатов на альтернативные магнитные свойства, хотя его свойства вызывают споры. Они синтезировали тонкие плёнки RuO2 с атомарной точностью в условиях высокого вакуума и изготовили MTJ-переходы, последовательно нанося изолирующие и ферромагнитные слои.
При изменении магнитной ориентации ферромагнитного слоя наблюдалось изменение TMR, что экспериментально подтверждает потенциал устройства как элемента магнитной памяти. Это исследование впервые экспериментально подтверждает, что ТМС меняется в зависимости от направления спина в альтернативно-магнитных межконтактных переходах (MTJ), что является важным шагом на пути к созданию альтернативно-магнитных полупроводников памяти для искусственного интеллекта. В настоящее время группа работает над увеличением величины эффектов ТМС в будущих устройствах. Этот проект, реализуемый менее чем за год и созданный по образцу программы DARPA США, направлен на быстрое достижение существенных прорывов в фундаментальной науке в Корее.
Ким Дон Хо из Национального исследовательского фонда Кореи (NRF), курирующий проект, заявил: «Это достижение отражает преданность исследователей, изучающих малоизученную область альтермагнетизма. Мы продолжим поддерживать эту технологию, которая может стать значительным шагом вперёд для полупроводниковой промышленности».
Дополнительная информация: Сынхён Но и др., Туннельное магнитосопротивление в магнитных туннельных переходах на основе оксида рутения (RuO2), Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/nrk5-5zrj
Информация о журнале: Physical Review Letters
Предоставлено Ульсанским национальным институтом науки и технологий