利用五层菱形石墨烯中的铁谷电性实现存储与计算
介观与纳米尺度物理
2024-08-05 v1 硬件体系结构
摘要
具有多个自由度的二维材料，包括自旋、谷和轨道，为工程多功能器件开辟了令人兴奋的途径。超越自旋电子学，这些自由度可以导致新颖的量子效应，如谷依赖霍尔效应和轨道磁性，这可能彻底改变下一代电子学。然而，由于需要强电场，实现对谷极化和轨道磁性的独立控制一直是一个挑战。最近在五层菱形石墨烯中取得的突破展示了独立操纵反常霍尔信号和轨道磁滞回线的能力，形成了所谓的谷磁四重态。在这里，我们利用五层菱形石墨烯中可电控的铁谷电性来开发非易失性存储器和存内计算应用。我们提出了一种密集、可扩展且无需选择器的非易失性存储器架构，该架构利用可电控的铁谷电性。在我们设计的阵列架构中，通过两个不同的终端对感知谷态来进行非破坏性读写操作，从而允许独立优化读写外围电路。基于 PRG 的阵列功耗极低，每次写操作仅需约 6 nW，每个单元每次读操作仅需约 2.3 nW。这一功耗远低于大多数最先进的低温存储器。此外，我们通过在不修改外围电路的情况下在我们提出的非易失性存储器阵列中实现多数逻辑运算来设计存内计算。我们的框架为实现超密集低温存储和存内计算能力展示了有前景的途径。
引用
@article{arxiv.2408.01028,
title = {Harnessing Ferro-Valleytricity in Penta-Layer Rhombohedral Graphene for Memory and Compute},
author = {Md Mazharul Islam and Shamiul Alam and Md Rahatul Islam Udoy and Md Shafayat Hossain and Kathleen E Hamilton and Ahmedullah Aziz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.01028},
year = {2024}
}