就像蝴蝶翅膀的扇动一样，有时微小的变化会给我们的生活带来意想不到的巨大变化。最近，浦项科技大学(POSTECH)的研究人员通过一个非常小的变化开发出一种名为“自旋轨道扭矩(SOT)”的材料，这是下一代 DRAM 内存的热门话题。
该研究团队由物理系的 Daesu Lee 教授和博士生 Yongjoo Jo 以及 POSTECH 材料科学与工程系的 Si-Young Choi 教授领导，通过对复合氧化物进行原子级控制，实现了高效的无场 SOT 磁化切换。他们的研究成果最近发表在纳米科学和纳米技术的国际期刊《纳米快报》上。
SOT 源于电子的自旋(磁性)和运动(电性)之间的相互作用。这种现象通过电流流动时自旋的运动来控制磁状态。通过利用磁信息而不是电信息，可以降低存储器功耗，这对于即使在断电时也能保留信息的非易失性存储器非常有利。研究人员一直在积极探索包括半导体和金属在内的各种材料以用于这些应用。特别是，人们对发现同时表现出磁性和“自旋霍尔效应”的材料非常感兴趣。通过 SOT 实现高效磁化切换的研究引起了广泛关注。然而，仍然存在一个挑战：单层内产生的相反自旋电流往往会相互抵消。
在这项研究中，浦项科技大学的 Daesu Lee 教授和 Si-Young Choi 教授通过系统地修改材料看似微不足道的结构解决了这个问题。钌酸锶 (SrRuO 3 ) 是一种以表现出磁性和自旋霍尔效应而闻名的复合氧化物，已广泛应用于 SOT 研究。该团队通过精细调整这些层的原子晶格结构，在顶部和底部表面层合成了具有不对称自旋霍尔效应的 SrRuO 3。通过利用精心设计的不对称表面结构在自旋霍尔效应中创造不平衡，他们能够控制特定方向的磁化。
基于这种方法，该团队成功实现了无需磁场的高效磁化切换。通过将 SOT 整合到基于 SrRuO 3的设备中，他们可以仅使用电流来重新调整磁畴以写入和读取数据。与迄今为止已知的任何单层无场系统相比，由此产生的存储设备表现出最高的效率(高出 2 至 130 倍)和最低的功耗(低 2 至 30 倍)。这种磁化切换是在没有磁场的情况下完成的，同时保留了先前研究中使用的SrRuO 3的常规特性。
浦项科技大学的李大修教授对此充满期待，他说：“该团队合成的非对称SrRuO 3是研究铁磁性与自旋霍尔效应相互作用的重要平台。”他补充说：“我们期待进一步研究，以发现新的SOT机制并开发高效的室温单相SOT材料。”
该研究得到了三星未来技术孵化计划和韩国国家研究基金会中期职业研究计划的支持。
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