”

被稱為反鐵磁體（antiferromagnets）的準磁性材料（Quasi-magnetic）因其在計算機内存中保存比傳統磁體所允許的數據更多的潛力而吸引了研究興趣。

盡管證明該概念所需的早期工作才剛剛開始，但一系列新研究表明，能夠電氣操縱反鐵磁體中的位并使用與标準CMOS制造技術兼容的組件來實現這一點方面取得了進展。

反鐵磁體表現出與傳統鐵磁體不同的特性，傳統鐵磁體用于包括磁阻随機存取存儲器（MRAM）在内的各種現代存儲技術中。

MRAM與其他内存技術相比具有明顯的優勢。使用MRAM讀取和寫入數據的速度可以類似于諸如DRAM和SRAM之類的易失性技術。但是MRAM消耗的功率更少，并且像閃存一樣是非易失性的，這意味着它不需要穩定的電源來保留數據。

盡管具有優勢，但MRAM仍可以視為精品存儲技術。而且從理論上講，至少反鐵磁體可以解決阻止MRAM廣泛采用的問題。

MRAM将信息存儲為電子的自旋，這是與電子的固有角動量有關的屬性。鐵磁體具有不成對的電子，它們沿兩個方向之一旋轉或指向。鐵磁體中的大多數電子指向同一方向。當電流在附近流動時，其磁場會導緻大多數電子改變其自旋。磁鐵根據其指向的方向記錄為“ 1”或“ 0”。

鐵磁體的缺點是它們可能會受到外部磁場的影響，這可能導緻位意外翻轉。除非相鄰的鐵磁體之間有足夠的空間，否則相鄰鐵磁體的自旋會相互影響。

反鐵磁體（包括錳，鉑和錫等常見金屬的化合物）沒有這個問題。與鐵磁體不同，同一反鐵磁體中的電子自旋并非全部指向同一方向。相鄰原子上的電子指向彼此相反，從而有效地相互抵消。

鐵磁體[左]和反鐵磁體[右]都可以在其電子自旋中存儲信息。但是，這些自旋的方向及其磁矩在反鐵磁體中被抵消，從而使其不受外部磁場的影響。

反鐵磁體中所有自旋的集體取向仍然可以記錄位，但是磁體整體上沒有磁場。結果，反鐵磁體不會互相影響，也不會受到外部磁場的幹擾。這意味着您可以将它們收緊。

而且，由于反鐵磁體的自旋動力學要快得多，因此比特可以以太赫茲頻率在皮秒内切換，這比當今鐵磁MRAM中使用的千兆赫茲頻率所需的納秒要快得多。從理論上講，反鐵磁體可以将MRAM的寫入速度提高三個數量級。

僅在過去的五年中，由于歐洲研究人員證明了可以使用電流控制反鐵磁體中電子的自旋，因此對反鐵磁體在存儲器中的潛力進行了認真的研究。這項工作導緻了對不同類型的反鐵磁體和開關技術的大量研究。

西北大學電氣與計算機工程副教授Pedram Khalili-Amiri說：“可以選擇各種各樣的反鐵磁材料。鐵磁體比鐵磁體多。”

自今年年初以來，研究人員已經報告了使用反鐵磁體的一些進展。Khalili-Amiri領導的團隊展示了鉑錳的細小柱子的開關，鉑錳是當今用于硬盤驅動器和磁場傳感器的反鐵磁體。該小組在2月的《自然電子》中描述了其工作。他說：“我們想制造一種與CMOS兼容的設備。”

3月，德國達姆施塔特技術大學的Markus Meinert組成的小組在《物理評論研究》中寫了一個實驗，該實驗顯示了一種用于切換鑽頭的新型MRAM技術，即自旋軌道扭矩，該技術也可以用于切換存儲在一個鑽頭中的鑽頭。反鐵磁體的類型。

在四月，東京大學的Satoru Nakatsuji及其合作者在《自然》雜志上描述了一項實驗，該實驗成功地轉換了具有特定類型電子的反鐵磁體（Mn 3 Sn）中的位，該鐵被稱為韋爾費米子。這些費米子的自旋狀态相對容易測量，并且使該設備比其他反鐵磁設備簡單得多。

盡管取得了這一進展，但丹佛大學的巴裡·辛克（Barry Zink）表示，現在下注任何一種反鐵磁體都為時過早。“這是一個非常令人興奮的領域。我認為目前尚不清楚究竟是哪種材料，還是僅其中一種材料将成為所有這些方面的赢家，”他說。

在将反鐵磁體用于商業設備之前，必須解決許多技術難題。Zink談到的一個問題是，電流産生的熱量似乎會在某些反鐵磁器件中引起電壓模式，看上去與電子自旋開關可能引起的電壓模式相似。要讀回數據，區分兩者非常重要。

而且，從反鐵磁體中讀取數據仍然比讀取鐵磁體中存儲的數據慢得多，也更困難。“我們需要找到更有效的閱讀方式，” Meinert說。

這個進展也吸引到了公司的注意。Nakatsuji表示，盡管他拒絕透露姓名，但他的實驗室在反鐵磁體方面的工作已被大型科技公司聯系。他說：“我認為在不久的将來，将有很多可能。”

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!