在非易失性超快电荷构型存储器件中高效操控拓扑保护态
强关联电子
2021-03-09 v1
摘要
非易失性磁存储，从 1940 年代的磁芯到当今的赛道存储与磁各向异性开关器件，都依赖磁畴的亚稳性来存储信息。然而，将载信息电流转换为磁化翻转的固有低效为能耗设定了根本限制。其他非磁非易失性存储器如忆阻器、铁电存储与相变存储器件也依赖能量上相对昂贵的晶体结构重排来存储信息。相比之下，例如量子点中的常规电子电荷态可在飞秒内高效切换，但任何存储信息都会迅速耗散。在此我们提出一种截然不同的方法，即电荷构型存储（CCM）器件，它依赖电荷注入驱动的电子晶体熔化以及所得二维电子晶体的电子畴构型的拓扑保护来存储信息。利用多探针扫描隧道显微镜（STM），我们在一个工作器件内微观展示了畴有序中的位错如何通过一种在拓扑上等价于磁泡存储的机制导致亚稳性。该器件具有极小的开关能量（<2.2 fJ/bit）、<11 ps 的超快开关速度，以及跨越超过 3 个数量级的温度工作范围（<250 mK ~ 190 K）。加之其简单功能、大电阻开关比、易制备与出色耐久性，CCM 器件在新兴低温计算及其他需要超高速与低能耗的高性能计算应用中引入了一种新存储范式。
引用
@article{arxiv.2103.04622,
title = {Energy efficient manipulation of topologically protected states in non-volatile ultrafast charge configuration memory devices},
author = {Anze Mraz and Rok Venturini and Michele Diego and Andrej Kranjec and Damjan Svetin and Yaroslav Gerasimenko and Vitomir Sever and Ian A. Mihailovic and Jan Ravnik and Igor Vaskivskyi and Maria D'Antuono and Daniela Stornaiulo and Francesco Tafuri and Dimitrios Kazazis and Yasin Ekinci and Dragan Mihailovic},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.04622},
year = {2021}
}
备注
Submitted to Nature Electronics, 18.05.2020