UNIST材料科学与工程系教授俞正宇（音译）领导的研究小组开发了一种新型磁存储设备，旨在减少MRAM半导体的功耗和热量产生。他们的创新成果于2024年10月10日发表在著名杂志《自然通讯》上。

　　磁随机存取存储器（MRAM）是结合NAND闪存和DRAM优点的新一代存储器技术。它是一种非易失性存储解决方案，这意味着即使在设备断电时也能保留数据，同时也能实现与DRAM相当的速度。MRAM已经在需要快速可靠的数据访问的行业中实现了商业化。

　　传统的MRAM设备依靠电流来写入和擦除数据。在这些器件中，当两个磁层的磁化方向对齐（平行）时，电阻较低；当它们相对（反平行）时，电阻高。然后根据这些配置将数据表示为二进制状态（0和1）。然而，改变磁化方向需要超过临界阈值的电流，这会导致显着的功耗和热量产生。

　　相比之下，Yoo教授团队开发的存储设备只允许使用电压脉冲写入数据。这种创新装置的特点是石墨烯夹在钇铁石榴石（一种磁性绝缘体）和PVDF-TrFE（一种铁电材料）之间。当施加电压脉冲时，流过石墨烯的电流被改变，从而使基于该电流方向的二进制数据得以存储。

　　这项研究采用了先进的物理概念，包括逆埃德尔斯坦效应和铁磁共振（FMR）。通过磁绝缘体的铁磁共振注入石墨烯的自旋电流通过逆埃德尔斯坦效应转化为电荷电流。通过对铁电体施加电压脉冲，石墨烯的费米能级发生位移，从而改变电流方向。

　　柳教授表示：“此次研究成果为解决人工智能半导体器件的功耗难题奠定了基础，在提高性能的同时，还能大幅减少发热和能源消耗。”

　　研究小组还包括第一作者崔钟铉（UNIST新材料工程系）博士；KAIST的Park Jung-min博士，前UNIST新材料工程系成员；延世大学教授金景焕以及KIAS的金仲铉博士。这项工作得到了韩国研究基金会下一代智能半导体技术开发项目、纳米和材料技术开发项目以及基础研究项目的支持。

　　期刊引用

　　Jonghyeon Choi, Jungmin Park， Seunghyeon Noh等，“室温下控制自旋-电荷转换的非易失性费米能级调谐，”Nat. comm。,(2024)。