孙羽幽本人真实图片一项新的研究介绍了一种使用电场进行数据写入的低能量MRAM设备，与传统RAM的高能量需求形成鲜明的对比。

　　近年来，为解决传统随机存取存储器（RAM）的局限性，计算设备开发了新型存储器。磁阻式RAM （MRAM）在这些创新中脱颖而出，具有非易失性、高速、更大的存储容量和更高的耐用性等关键优势。然而，一个主要的挑战仍然存在：减少数据写入过程中的能耗。

　　大阪大学的研究人员在《先进科学》杂志上发表的一项研究中，介绍了一项突破性的MRAM技术，该技术可以显著降低书写过程中的能耗。这种方法用基于电场的系统取代了传统的基于电流的写入方法，降低了能源需求，并将MRAM定位为传统RAM的有前途的替代品。

　　传统的动态RAM （DRAM）设备具有由晶体管和电容器组成的基本存储单元。然而，存储的数据是易失的，这意味着需要能量输入来保留数据。相比之下，MRAM使用磁性状态（例如磁化方向）来写入和存储数据，从而实现非易失性数据存储。

　　该研究的主要作者Takamasa Usami解释说：“由于MRAM设备依赖于非易失性磁化状态，而不是电容器的易失性充电状态，因此它们在待机状态下的低功耗方面是DRAM的一个有希望的替代品。”

　　目前的MRAM器件通常需要电流来切换磁隧道结的磁化矢量，类似于DRAM器件中开关电容器的电荷状态。然而，在写入过程中，需要很大的电流来切换磁化矢量。这导致不可避免的焦耳加热，导致能源消耗。

　　为了解决这个问题，研究人员开发了一种用于MRAM器件电场控制的新组件。关键技术是一种多铁质异质结构，其磁化矢量可以通过电场切换（上图2）。异质结构对电场的响应基本表征为逆磁电耦合系数；数值越大，表明磁化响应越强。

　　研究人员先前报道了一种多铁异质结构，其CME耦合系数大于10^-5 s/m。然而，部分铁磁层（Co2FeSi）的结构波动使得实现所需的磁各向异性具有挑战性，阻碍了可靠的电场操作。为了提高这种结构的稳定性，研究人员开发了一种新技术，在铁磁层和压电层之间插入超薄钒层。如上图3所示，通过插入钒层实现了清晰的界面，从而可靠地控制了Co2FeSi层的磁各向异性。此外，CME效应达到的值大于不包括钒层的类似器件所达到的值。

　　研究人员还证明，通过改变电场的扫掠操作，可以在零电场下可靠地实现两种不同的磁状态。这意味着可以在零电场下有意实现非易失性二进制状态。

　　资深作者Kohei Hamaya说：“通过精确控制多铁性异质结构，满足了实现实用磁电（ME）-MRAM器件的两个关键要求，即零电场的非易失性二元态和巨大的CME效应。”

　　这项自旋电子器件的这项研究最终可以在实际的MRAM器件上实现，使制造商能够开发ME-MRAM，这是一种低功耗写入技术，适用于需要持久和安全存储器的广泛应用。