image: (a) 不同拓扑荷和螺旋度的奈尔型磁斯格明子；(b) 磁斯格明子基单纳米赛道逻辑器件示意图。 view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
磁逻辑门是自旋电子学器件研究的核心问题之一。非易失性、低功耗、高扩展性的优势使其在现代信息处理技术方面有着非常广泛的应用潜能。能否在保证器件结构简化性的同时实现更多逻辑功能的切换是现代磁逻辑门研究的一个重点方向。近日，《国家科学评论》杂志在线发表了中国科学院宁波材料技术与工程研究所于东星博士，杨洪新研究员，格勒诺布尔阿尔卑斯大学Mairbek Chshiev教授和诺贝尔物理学奖得主Albert Fert 教授的研究成果，该研究团队提出的磁斯格明子基逻辑门可将器件结构简化至单纳米赛道，并探索了多种布尔逻辑门的重构方法。第一作者为于东星博士，通讯作者为杨洪新研究员。
研究人员借助微磁模拟、结合第一性原理计算，系统研究了单纳米赛道中磁斯格明子的钉扎、解钉扎、融合、湮灭等动力学行为；利用二维CrN多铁中Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用的手性翻转机制，以单纳米赛道的两端为输入端，中间区域为输出端，模拟了“异或门”, “或门”, “与非门”等7种布尔逻辑门的构建和重构过程。同时，基于电压门对磁斯格明子钉扎、分流等动力学行为的调控机制，该研究团队还探索了磁斯格明子基晶体管、互补型赛道存储器等其它自旋电子学器件的实现方案。
相对于传统逻辑架构，该研究具有以下核心优势：
1、单纳米赛道可重构逻辑门的设计方案可消除多赛道器件中互联的设备框架，使其在实际应用中能够更容易被集成，并可大幅提高相关信息处理技术的可靠性；
2、多种布尔逻辑功能可通过电压门在同一纳米赛道中相互切换，可为现代高性能逻辑运算提供一种低功耗、高效率的设计思路。
研究详情请见原文：
Skyrmions-based logic gates in one single nanotrack completely reconstructed via chirality barrier
https://doi.org/10.1093/nsr/nwac021
Journal
National Science Review