主讲人：吴昊 研究员（松山湖材料实验室）

题目：基于量子材料的自旋存储器件探索

时间：2024年5月27日（周一）下午 19：40

地点：理工楼1226会议室

邀请人：崔宝山

报告摘要：

面向后摩尔时代的存储与计算需求，自旋电子器件提供了存算一体的非冯诺依曼架构解决方案，同时具备非易失性、低功耗和高速度的优点。传统自旋器件主要依赖于金属多层膜材料体系，受制于经典自旋相关散射等物理极限，性能提升的空间比较有限。本报告着重探讨基于典型量子材料-拓扑绝缘体作为信息写入层，设计和开发具有低功耗特性的自旋轨道力矩(SOT)型磁存储器件，包括：(1) 通过拓扑绝缘体表面态的量子自旋-轨道角动量锁定效应，实现高效的电荷-自旋转换，并且通过费米面调控工程证实了拓扑表面态对SOT的关键作用；(2) 进一步将拓扑绝缘体与亚铁磁材料相结合，一方面在磁补偿点附近实现了高的SOT效率；另一方面通过拓扑表面态的强自旋轨道耦合提供非共线手性磁相互作用，实现了室温下的磁斯格明子态，并且通过元素分辨的X射线透射显微镜技术观测到反铁磁耦合的磁斯格明子子晶格；(3)在磁性梯度材料中，通过手性磁相互作用(DMI)打破电流产生的非共线磁结构的手性对称性，实现零外磁辅助的自旋轨道力矩操控垂直磁矩；(4) 在此基础上，进一步开发集成拓扑绝缘体和面内/垂直磁性隧道结的的自旋轨道力矩型磁随机存储器(SOT-MRAM)，实现了室温下超低电流密度操控的SOT磁存储单元器件。这些研究工作为下一代低功耗与高速度的自旋存储技术提供了潜在的技术路线。

个人简介：

吴昊，2012年在兰州大学获得物理学学士学位； 2017年在中科院物理所获得博士学位，2017 -2021年在加州大学洛杉矶分校开展博士后工作， 2021年7月加入松山湖材料实验室，组建自旋量子材料与器件课题组。研究方向包括：自旋轨道力矩效应及其器件，基于量子材料(如拓扑绝缘体)的异质结构及器件，磁性绝缘体异质结构中的磁子输运性质，磁性斯格明子和反铁磁自旋电子学等。在Nature Electron., Nature Commun., Phys. Rev. Lett., Adv. Mater., Nano Lett.等学术期刊发表论文90余篇，引用3500多次。荣获国家海外高层次青年人才项目(2021)、欧洲先进材料协会青年科学家奖(2021)、Elsevier期刊杰出审稿人(2018)、中国科学院朱李月华优秀博士生奖(2017)等荣誉。