Non-volatile Superconducting Tunnelling Magnetoresistance Memory Enabled by Exchange-Field Gap Engineering

可扩展、低耗散的低于 4 K 运行的存储器是超导体和量子计算系统的关键要求。现有的低温存储技术依赖 CMOS 衍生品或混合架构，导致漏泄、刷新开销或与超导逻辑的有限兼容性。本文演示了一个在整个超导温度范围内作为非易失低温存储器工作的超导隧道磁阻器件。通过将 de Gennes 自旋阱与超导隧道结合在垂直于平面电流几何中，我们实现了对超导能隙的交换场控制。这产生了两个可磁学可切换的能隙电压和在 0.25 K 以下的稳健准粒子隧道磁阻。该器件在毫伏偏置下工作，读取功耗为纳瓦特级且无待机耗散。其垂直结结构和基于 Nb 的材料平台使其与超导逻辑和可扩展低温存储数组兼容。