国际团队成功开发出5nm存储元器件

据科技日报和物理学家组织网，华中科技大学、中国地质大学和美国加州大学伯克利分校科研人员组成的国际团队，开发出小于7纳米的新型存储元器件——平均直径为5纳米的磁铁。由于尺寸小、热稳定性高，以及可以应用于简单的自组装工艺制造，这种纳米磁铁被认为是下一代存储器件具有超高密度和低功耗的关键。相关论文发表在最近一期《应用物理快报》上。

以前的研究已经演示了几个不同种类的个位数纳米结构，然而到目前为止，用于制造这些结构的所有技术都涉及复杂且昂贵的图案化工艺，例如光刻和离子束蚀刻。而在此项新研究中，纳米磁铁可以进行自组装，只涉及简单的溅射工艺，不需要任何纳米级图案化加工工艺。

论文作者之一、华中科技大学的洪炯明认为，这项研究最重要的部分是展示了具有良好热稳定性的亚5纳米存储单元，这项研究是未来自旋转移力矩随机存取存储器（STT MRAM）应用的关键组成部分。“我们采用自组装方法制造5纳米磁晶粒用于信息存储，无需进行纳米级加工”。

纳米磁铁由铁铂颗粒组成，每个纳米磁铁都有两个磁化方向。这两个磁化方向对应于磁隧道结的两种状态（并联和反并联），并形成非易失性存储单元的基本组建模块。研究人员利用最先进的高聚焦自旋探头，证明了由于自旋转移力矩，施加的电流可以切换单个纳米磁铁的磁化强度。

鉴于超小型纳米磁铁具有高热稳定性，存储器的数据保留时间可以超过10年。目前，该团队正致力于研究以可靠的方式来控制设备尺寸。

纳米磁铁已经被发现可应用于核磁共振成像、水处理、生物化学和电子等多个领域，更有望刷新下一代存储器件的密度与能耗纪录。现在，科学家开发出5纳米磁晶粒用于信息存储，而未来信息领域的中心问题，其实就是存储——只有存储容量的不断增大，才能满足信息社会高速发展的需要。