АРМАДА
Разработана магнитная технология для энергоэффективных вычис
Новая тема Написать ответ

Sender
V.I.P.
Зарегистрирован: 19.05.2006
Сообщений: 3806
Обратиться по нику
# Добавлено:Вт Авг 16, 2011 8:08 pmДобавить в избранноеОтветить с цитатой
Разработана магнитная технология для энергоэффективных вычислений

Трое физиков из Виргинского университета Содружества составили теоретическое описание наноразмерного магнитного элемента, изменяющего хранимое им значение бита при подаче чрезвычайно малого напряжения.

«Обычное» устройство вроде полевого МОП-транзистора переключается путём введения в активную область (или извлечения из неё) некоторого заряда ΔQ с приложением градиента потенциала ΔV; это ведёт к неизбежному рассеянию энергии ΔQ•ΔV. Использование спина для представления битов кажется более выгодным, поскольку спиновые элементы обходятся без перемещений заряда.

К сожалению, все теоретические преимущества однодоменного наномагнита — совокупности совместно переворачивающихся спинов — сводят на нет неэффективные методы изменения его состояния: обычно энергия, рассеиваемая в переключающей схеме, намного превосходит рассеиваемую в магните. Такое соотношение наблюдается и при переключении с помощью магнитного поля, создаваемого током, и при использовании поляризованного по спину тока, который вызывает перенос спинового момента или перемещение доменных стенок. Относительно эффективным считается только последний механизм, поскольку он позволяет переключить наномагнит за 2 нс с небольшим рассеянием энергии в 104–105 kT (произведение постоянной Больцмана k на температуру, напомним, может играть роль единицы энергии, при T = 25 ˚C соответствующей 4,11•10–21 Дж).

Недавно был предложен новый способ поворачивания намагниченности в элементе, включающем магнитострикционный и пьезоэлектрический слои: необходимо приложить электростатический потенциал к пьезослою и добиться его деформирования, после чего эта деформация естественным образом передаётся более тонкому магнитострикционному участку, который изменяет состояние намагниченности. Подобная схема проверялась в эксперименте и доказала свою работоспособность.

Авторы рассмотрели модель такого наномагнита с 10-нанометровым магнитострикционным слоем, выполненным из терфенола-Д, и пьезоэлектрическим слоем из цирконата-титаната свинца толщиной в 40 нм. Магнит имел эллиптическое сечение с большой осью в ~102 нм и малой осью в ~98 нм, и два направления намагниченности, параллельные большой оси, считались стабильными и кодировали значения «0» и «1». Высота энергетического барьера, разделяющего эти две ориентации, была принята равной 0,8 эВ (при комнатной температуре — 32 kT).



Зависимость общей рассеиваемой энергии (Еобщ) и энергии, рассеиваемой в схеме переключения

Рассеиваемая в процессе переключения энергия Еобщ складывается из произведения C•V2, где C — ёмкость пьезоэлектрического слоя, а V — напряжение, прикладываемое к нему, и некоторого параметра Еd, сравнимого по величине с амплитудой изменения энергетического барьера (тем, насколько сильно его приходится опускать) при переворачивании намагниченности. Следовательно, для расчёта зависимости Еобщ от времени переключения τ физикам пришлось определять требуемую величину деформации для каждого τ, напряжение, которое даст такую деформацию, а также значения C и Еd.

Как выяснилось, при переключении за 100 нс полная рассеиваемая энергия должна составлять 45 kT, а τ = 10 нс соответствует Еобщ = 70 kT. Заметим: уменьшение времени в 10 раз приводит к увеличению рассеиваемой энергии всего в 1,6 раза. По мнению учёных, устройства с такими скромными запросами прекрасно подойдут для использования в имплантируемых датчиках, где они смогут обходиться той энергией, которую даёт естественное движение тела пациента.

Полная версия отчёта опубликована в журнале Applied Physics Letters; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам Американского института физики.
http://science.compulenta.ru/628452/
HD Video - верный партнер! Защита от ЭМИ - энергия жизни

Doc
V.I.P.
Зарегистрирован: 31.03.2010
Сообщений: 3420
Обратиться по нику
# Добавлено:Ср Авг 17, 2011 8:42 amОтветить с цитатой
Сендер, ты вернулся Smile
Новая тема Написать ответ    ГЛАВНАЯ ~ НОВОСТИ ИНТЕРНЕТА

Перейти:  





Генеральный спонсор



Партнеры