超低功耗自旋量子材料与器件

报告题目：超低功耗自旋量子材料与器件

报告人：吴昊研究员  松山湖材料实验室

报告时间：2023年 1月 9 日上午，10:00-11:30

报告地点：腾讯会议号：972-330-752

报告摘要：面向后摩尔时代的存储与计算需求，自旋电子器件提供了存算一体的非冯诺依曼架构解决方案，同时具备非易失性、低功耗和高速度的优点。传统自旋器件主要依赖于金属和氧化物等经典材料体系，受制于经典自旋相关散射等物理极限，性能提升的空间比较有限。本报告着重探讨基于量子材料体系，设计和开发具有低功耗特性的自旋存储器件，包括：(1) 通过拓扑绝缘体表面态的量子自旋-轨道角动量锁定效应，实现高效的电荷-自旋转换，并且进一步开发基于拓扑绝缘体的超低功耗自旋轨道力矩型磁随机存储器(SOT-MRAM)[1-2]；(2)在磁性梯度材料中，通过DMI打破电流产生的动态非共线磁结构的手性对称性，实现零外磁辅助的自旋轨道力矩操控垂直磁矩[3]；(3) 在反铁磁体系中，通过热辅助的反铁磁-铁磁相变，实现超低电流密度的电流操控反铁磁序，大幅度降低反铁磁存储器件的写入功耗[4]；(4) 实验设计了基于磁性绝缘体的新型磁子阀器件，实现了对磁子流的调控；并且实验验证了磁子辅助的电流拖拽效应[5]。这些研究工作为下一代低功耗与高速度的自旋存储技术提供了潜在的技术路线。

References:

1.     H. Wu, et al., Phys. Rev. Lett. 123, 207205 (2019).

2.     H. Wu, et al., Nature Commun. 12, 6251 (2021).

3.     H. Wu, et al., Nano Lett. 21, 515 (2021).

4.     H. Wu, et al., Nature Commun. 13, 1629 (2022).

5.     H. Wu, et al., Phys. Rev. Lett. 120, 097205 (2018).

报告人简介：吴昊：研究员，博士生导师。2012年获得兰州大学学士学位；2017年获得中科院物理所博士学位；2017-2021年在美国加州大学洛杉矶分校从事博士后研究。2021年7月加入松山湖材料实验室，组建自旋量子材料与器件团队。从事自旋电子学材料、物理与器件的研究，致力于探索与开发下一代低功耗与高速度的自旋运算与存储器件。研究方向包括：自旋轨道力矩效应及其器件，基于拓扑绝缘体的异质结构及器件，磁性绝缘体异质结构中的磁子输运性质，磁性斯格明子和反铁磁自旋电子学等。在Nature Electron., Nature Commun., Science Advances, Phys. Rev. Lett., Adv. Mater., Nano Lett.等国际知名学术期刊发表论文八十余篇，引用两千余次。曾荣获国家海外青年人才项目(2021)、欧洲先进材料协会IAAM青年科学家奖(2021)、Elsevier期刊杰出审稿人(2018)、中国科学院朱李月华优秀博士生奖(2017)等荣誉。