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这是什么？

🎯 模拟器提示

📚 术语表

Spintronics
物理和工程领域，除了电荷之外，还利用电子的固有自旋（及其相关的磁矩）来存储和处理信息。
Spin-Transfer Torque (STT)
Slonczewski (1996) 和 Berger (1996) 预测，角动量从自旋极化电子转移到磁性层，无需外部磁场即可实现电流驱动的磁化切换。
Magnetic Tunnel Junction (MTJ)
MRAM 的核心元件：由薄绝缘层（通常为 MgO）隔开的两个铁磁层，其电阻取决于层的相对磁方向。
Free Layer
MTJ 中的铁磁层，其磁化强度可切换以存储数据（平行=低电阻=“1”，反平行=高电阻=“0”）。
Pinned Layer (Reference Layer)
MTJ中的铁磁层具有固定的磁化方向，作为读取存储位的参考。
Tunnel Magnetoresistance (TMR)
MTJ 电阻的变化基于其磁性层的相对方向；较高的 TMR 比率可实现更可靠的数据读取。
STT-MRAM
自旋转移扭矩磁性随机存取存储器——一种非易失性存储器，使用自旋极化电流写入数据并使用磁阻读取数据。
SOT-MRAM
自旋轨道扭矩 MRAM——一种在重金属层中使用自旋轨道耦合的下一代技术，可通过单独的读/写路径实现更快（亚纳秒）的切换。
Perpendicular Magnetic Anisotropy (PMA)
磁化倾向于垂直于薄膜表面的特性，可在现代 MRAM 器件中实现更好的可扩展性和热稳定性。
Non-Volatility
无需连续供电即可保留存储数据的能力，这是 MRAM 相对于 SRAM 和 DRAM 的一个关键优势。
Giant Magnetoresistance (GMR)
艾伯特·费特 (Albert Fert) 和彼得·格伦伯格 (Peter Grunberg)（2007 年诺贝尔奖获得者）发现了一种量子效应，其中电阻会根据磁性层排列发生显着变化，从而实现现代硬盘驱动器读取头。
Spin Hall Effect
充电电流因自旋轨道耦合而产生横向自旋电流的现象，用于 SOT-MRAM 中以实现有效的磁化切换。
VCMA
电压控制磁各向异性——一种新兴技术，使用电场而不是电流来控制磁化，有望实现超低功耗存储器。
Endurance
存储设备可以承受的写入周期数； STT-MRAM 可实现高达 10^14 个周期，远远超过闪存的 10^5 个周期。
Spin-Polarized Current
一种电流，其中大多数电子的自旋沿同一方向排列，由电流通过铁磁材料而产生。

🏆 关键人物

John C. Slonczewski (1989-1996)

IBM研究员首次预测MTJ结构（1989）和GMR结构（1996）中的自旋转移矩，为所有STT-MRAM技术提供了理论基础

Luc Berger (1996)

1996年独立预测了磁性多层膜自旋波的自旋转移矩发射，共同奠定了电流驱动磁化翻转的理论基础

Albert Fert (1988)

1988年共同发现巨磁阻（GMR），荣获2007年诺贝尔物理学奖，开启了整个自旋电子学领域

Peter Grunberg (1988)

1988 年独立共同发现 GMR，并因这一彻底改变数据存储的突破与 Fert 分享 2007 年诺贝尔奖

Stuart Parkin (1990s-2000s)

IBM 院士，开创了实用自旋电子设备，包括用于下一代数据存储的自旋阀读取头和赛道存储器概念

Shinji Yuasa (2004)

在日本 AIST 展示了基于晶体 MgO 的 MTJ 的巨隧道磁阻​​，实现了超过 200% 的 TMR 比率，从而实现了商用 MRAM

Daniel Worledge (2010s)

IBM 研究人员领导了垂直 STT-MRAM 技术和双自旋扭矩 MTJ 设计的开发，以提高开关效率

🎓 学习资源

💬 给学习者的话

每个电子都有两个基本属性：电荷和自旋。几十年来，电子产品仅使用充电来存储和处理信息。自旋电子学利用另一半——量子自旋——开辟了全新的可能性。 STT-MRAM 已经取代了先进芯片中的闪存，并且该技术正在不断进步。 2007年诺贝尔巨磁阻奖只是一个开始。当我们接近摩尔定律的极限时，自旋电子学提供了一条前进的道路：快速、密集、非易失性且节能的存储器。旋转革命已经开始。

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