透過即時觀察自旋電子磁性隧道結，研究人員發現這些設備在意想不到的低溫下會失效，這為改進未來的電子設計提供了寶貴的見解。下一代電子產品退化
明尼蘇達大學雙城分校的研究人員領導的一項新研究為下一代電子產品（包括電腦中的記憶體組件）如何隨著時間的推移而崩潰或退化提供了新的見解。了解效能下降的原因有助於提高資料儲存解決方案的效率。
該研究發表在同行評審的科學期刊ACS Nano上，並出現在該期刊的封面上。
利用自旋電子技術增強資料存儲
運算技術的進步不斷增加對高效能資料 土耳其 電話號碼庫 儲存解決方案的需求。自旋電子磁性隧道結(MTJ) 是一種奈米結構裝置，利用電子自旋來改進硬碟、感測器和其他微電子系統，包括磁性隨機存取記憶體(MRAM)，為下一代儲存裝置創造了有前途的替代品。
MTJ 一直是智慧手錶和記憶體運算等產品中非揮發性記憶體的建構模組，有望提高人工智慧領域的能源效率。錄製的影片顯示了 MTJ 儲存裝置的操作以及中間關鍵薄層的原子結構如何退化。圖片來源：明尼蘇達大學 Mkhoyan 實驗室即時觀察設備退化
研究人員使用先進的電子顯微鏡觀察了這些系統內的奈米柱，這些柱是設備內極小的透明層。研究人員讓電流流過該設備，看看它是如何運作的。隨著電流的增加，他們能夠即時觀察設備如何退化並最終死亡。
「即使對於經驗豐富的研究人員來說，即時透射電子顯微鏡 (TEM) 實驗也具有挑戰性，」論文第一作者、明尼蘇達大學化學工程與材料科學系博士後研究員 Hwanhui Yun 博士說。 “但經過數十次失敗和優化後，工作樣品始終如一地生產出來。”
理解電子故障的突破
透過這樣做，他們發現隨著時間的推移，連續電 更新對電子郵件行銷意味著什麼以及如何應對 流會擠壓設備的各層並導致設備故障。先前的研究對此進行了理論分析，但這是研究人員第一次能夠觀察到這種現象。一旦設備形成“針孔”（夾點），它就處於退化的早期階段。隨著研究人員繼續向該設備添加越來越多的電流，它會熔化並完全燒毀。
「這項發現的不同尋常之處在於，我們觀察到這種燒毀的溫度比先前研究認為可能的溫度低得多，」該論文的資深作者、教授、雷·D·約翰遜和瑪麗·T·約翰遜主席安德烈·姆科揚(Andre Mkhoyan) 說。 “溫度幾乎是之前預計溫度的一半。”
對未來電子設計的影響
在原子尺度上更仔細地觀察該裝置，研究人員 新加坡數據 意識到較小的材料具有非常不同的特性，包括熔化溫度。這意味著該設備將在與先前已知的非常不同的時間範圍內完全失效。
「在實際工作條件下，例如施加電流和電壓，即時了解各層之間的界面有很高的要求，但以前沒有人達到這種程度的理解，」高級作者王建平說。與電腦工程系傑出麥克奈特教授和羅伯特·F·哈特曼主席。
「我們很高興地說，團隊發現了一些將直接影響我們半導體產業的下一代微電子設備的東西，」王補充道。
研究人員希望這些知識將來可以用來改進電腦記憶體單元的設計，以提高壽命和效率。
參考文獻：“揭示磁隧道結擊穿背後的原子遷移”，作者：
除了Yun、Mkhoyan和Wang之外，該團隊還包括明尼蘇達大學電機與電腦工程系博士後研究員Deyuan Lyu、助理研究員Yang Lv、前博士後研究員Brandon Zink以及亞利桑那大學物理系的研究人員。
這項工作由 SMART 資助，SMART 是 nCORE 的七個中心之一，nCORE 是美國國家標準與技術研究所 (NIST) 贊助的半導體研究公司計劃；明尼蘇達大學助學金；美國國家科學基金會（NSF）；和國防高級研究計劃局。這項工作是與明尼蘇達大學表徵設施和明尼蘇達奈米中心合作完成的。