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新型拓扑绝缘子的能效提高了1000倍

时间：2021-09-24 13:25:02 来源：

UCLA工程研究人员开发的两层拓扑绝缘子的结构。

加州大学洛杉矶分校亨利·萨缪里工程与应用科学学院的研究人员开发出了一类新型的拓扑绝缘体，与同类的存储器结构相比，这种新型的拓扑绝缘体的极性转换能耗低1,000倍。

拓扑绝缘体是新兴的一类材料，既可以充当绝缘体又可以充当导体，并且有可能在智能手机，计算机和其他电子设备中使用。

加州大学洛杉矶分校亨利·萨穆利工程与应用科学学院的研究团队开发了一种新的拓扑绝缘体，其中两层中的一层被磁化了。这一进展可能会导致开发出更加节能的大数据处理系统和超低功耗电子产品。

该团队在加州大学洛杉矶分校雷声公司电气工程教授，该研究的主要研究人员王刚的带领下，首次证明了新型拓扑绝缘子可以通过电气“转换”，从而使其比目前的设备具有更高的能源效率。这项研究于4月28日发表在《自然材料》杂志上。

Wang说：“我们对新型拓扑绝缘子的这一重要成果感到非常兴奋，这将导致未来低功耗绿色电子产品的发展。”

拓扑绝缘子的内部阻止了电流的流动，但是它们的表面允许电流以很小的电阻运动。也许最重要的是，它们的表面能够传输自旋极化的电子，同时防止电子“散射”，从而导致能量消散和浪费。

加州大学洛杉矶分校创造的拓扑绝缘体包括两层，其中一层包含磁性元素铬。驱动自旋极化电子的电流可以切换磁性铬原子的上下极性。这种切换使设备能够写入存储器或执行计算。

最重要的是，新的两层结构切换极性所需的能量比同类存储结构少1,000倍。

该论文的主要作者，加州大学洛杉矶分校的毕业生范亚彬说：“这是拓扑绝缘子首次被集成到可以有效切换的磁性结构中，这也许是基于拓扑绝缘子的潜在适用设备的首次展示。”电气工程专业的学生。

该研究的其他作者包括加州大学洛杉矶分校工程系的研究生Pramey Upadhyaya和Xufeng Kou。

这项研究得到了美国国防部高级研究计划局的Mesodynamic Architectures计划的支持。额外的支持来自两个UCLA工程研究中心，西方纳米电子研究所和功能加速纳米材料工程中心。

出版物：Yabin Fan等，“在磁掺杂拓扑绝缘子异质结构中通过巨大的自旋轨道转矩进行磁化转换”，《自然材料》，2014年；土井：10.1038 / nmat3973

图像：加州大学洛杉矶分校新闻室

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