記者3月28日從安徽大學(xué)獲悉，該校新型磁性材料與存儲器件研究團(tuán)隊利用聚焦離子束微納器件制備和原位洛倫茲電鏡表征技術(shù)，首次實現(xiàn)了納米條帶存儲器件結(jié)構(gòu)單元中電流誘導(dǎo)磁斯格明子的寫入、刪除及尋址一體化精準(zhǔn)操控，為構(gòu)筑拓?fù)浯判源鎯ζ魈峁┝嗽硇灾危嚓P(guān)研究成果發(fā)表在《自然·通訊》上。

信息存儲是當(dāng)前大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能、5G通信的基石，是大國科技競爭的焦點、國家戰(zhàn)略部署的核心技術(shù)之一。磁性材料儲存了全球約70%的數(shù)據(jù)，是信息戰(zhàn)中的關(guān)鍵材料。但傳統(tǒng)的磁存儲技術(shù)由于現(xiàn)有磁性材料的超順磁極限等限制，已經(jīng)趨于密度和速度極限。尋找新型磁性材料以構(gòu)筑高性能磁存儲器已經(jīng)發(fā)展成國家信息材料領(lǐng)域的重大需求。2009年，德國科學(xué)家在一類手性金屬磁性材料中，發(fā)現(xiàn)一種具有非平庸拓?fù)涮匦缘拇沤Y(jié)構(gòu)，稱之為磁斯格明子。其具有尺寸小、穩(wěn)定性高、電流易操控等優(yōu)點，有望作為下一代數(shù)據(jù)載體，構(gòu)筑突破傳統(tǒng)磁存儲技術(shù)限制的磁電子學(xué)器件。

磁斯格明子存儲器的設(shè)計方案早在2013年就已被提出，但在實驗上遇到了極大挑戰(zhàn)。其關(guān)鍵在于器件設(shè)計要在納米條帶邊緣制備一個與單個磁斯格明子大小和形狀均可比擬的幾何缺口，以實現(xiàn)拓?fù)浯糯鎯Φ膶懭牒筒脸δ堋Ｈ欢?，利用傳統(tǒng)技術(shù)制備的納米條帶厚度和形狀不均勻，導(dǎo)致驅(qū)動磁斯格明子運動所需電流密度大且不均勻，會產(chǎn)生高的焦耳熱效應(yīng)，導(dǎo)致磁斯格明子可控性差。同時，用傳統(tǒng)技術(shù)制備出的缺口特征尺寸在微米量級，遠(yuǎn)大于理論設(shè)計尺寸，使得磁斯格明子產(chǎn)生極不可控。以上原因?qū)е略谝粋€納米器件結(jié)構(gòu)單元中同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)的寫、擦除及尋址三個功能一直無法實現(xiàn)。

針對這些問題，安大研發(fā)團(tuán)隊設(shè)計并研制出易于精細(xì)加工納米微結(jié)構(gòu)的透射電鏡原位加電芯片，擴(kuò)展了洛倫茲透射電鏡原位加電功能。同時，基于前期聚焦離子束樣品制備技術(shù)的積累，制備出可控制、厚度均勻、表面平整的器件CoZnMn納米結(jié)構(gòu)單元，實現(xiàn)了電流脈沖誘導(dǎo)的磁斯格明子產(chǎn)生和寫入。并通過控制脈沖的寬度及電流密度實現(xiàn)了產(chǎn)生磁斯格明子的步進(jìn)運動尋址。實驗還發(fā)現(xiàn)可以通過控制電流脈沖方向，利用邊緣缺口消除斯格明子，最終在一個器件結(jié)構(gòu)單元中實現(xiàn)了磁斯格明子產(chǎn)生、擦除和驅(qū)動運動一體化電操控，展示了原理性器件寫、擦除和尋址功能。（記者 陳婉婉）