日本理研实现超导非易失性存储器

新技术 2018年10月16日
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日本理化学研究所(以下简称“理研”)的研发小组利用脉冲电流成功形成及消除了“超导状态”。这项研究成果验证了超导控制的新原理,有助于探索新的超导物质以及实现可改写的量子计算机用电路元件。

此次,研发小组通过在极低温状态下向化合物IrTe2(Ir:铱、Te:碲)加载脉冲电流,成功获得了超导状态,另外还利用不同的脉冲电流成功消除了所形成的超导状态。这样,用不同于以往的方法控制物质状态,验证了将超导-非超导状态的变化作为信息比特(bit)的非易失性存储器(超导非易失性存储器)的可能性。另外,如果结合超导非易失性存储器构成电路,就可以反复写入和擦除不同图案的超导电路。

相关研究论文于10月6日发表在美国在线科学杂志《Science Advances》上。

日本理研实现超导非易失性存储器

图1:通过快速冷却形成超导状态的方法 (a) 对象物质最稳定的电子状态下的压力/化学成分-温度相图。在低温下会形成竞争序(电子规则排列的状态),不过随着压力和化学成分发生变化会形成超导状态。 (b) 对象物质快速冷却后可能形成的电子状态的相图。不会形成竞争序,可能形成超导状态。

日本理研实现超导非易失性存储器

图2:实验方法概略 (a) 实验中使用的IrTe2薄片样品和电极的显微镜图像。比例尺的1μm(微米)为1,000分之1mm。 (b) 加载脉冲电流期间的样品温度模拟结果。IrTe2薄片样品的温度上升至400K(约127℃)左右。

日本理研实现超导非易失性存储器

图3:超导非易失性存储器的动作验证 (a)电阻率和电流的时间变化。流过1.5秒165mA的电流,会形成40秒左右电阻率为零的超导状态,流过2.0秒94mA的电流,电阻率的值恢复,超导状态消除。 (b)利用脉冲电流的超导非易失性存储器的反复动作。利用高强度且短时间的脉冲电流形成超导状态,利用较低强度和较长时间的脉冲电流消除超导状态。

文 客观日本编辑部

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