二维磁性异质结

零场翻转低功耗

利用二维磁性异质结的晶体结构对称性破缺，实现零场自旋轨道矩翻转和极低翻转电流密度，推动高密度低功耗磁存储与逻辑器件。

Mengfan, Zhao · 陈乾 · Fang-Fang, Zhang · 张德林 · Ji, Yue · Camargo, Bruno Cury · Ye, Kun · Wang, Zhongchang · 姜勇

ACS Nano 2025

具体参数

自旋轨道矩翻转电流密度

{'zh': '10⁶', 'en': '10⁶'} A/cm²

隧道磁电阻比值

{'zh': '19,000', 'en': '19,000'} %

技术优势

无需外磁场翻转

二维磁性异质结中的晶体结构对称性破缺可直接实现垂直磁化的零场翻转，省去辅助磁体或复杂偏置设计。

翻转电流密度极低

自旋轨道矩驱动的磁化翻转电流密度可低至 10⁶ A/cm²，显著降低器件功耗，适配低功耗逻辑与存储需求。

TMR 比值巨大

层状 A 型反铁磁中的自旋过滤效应带来接近 19,000% 的隧道磁电阻比值，极大提升磁存储读取信号的强度与可靠性。

应用场景

• 磁随机存储器：以低电流实现零场翻转，提升磁随机存储器的写入能效与集成密度。
• 低功耗逻辑集成电路：低翻转电流密度与高 TMR 比值可直接支撑非易失、低功耗的逻辑单元与高速缓存。
• 二维自旋电子学：利用二维材料的层状结构与对称性工程，为自旋轨道矩和隧道磁电阻器件提供新的材料平台。