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氧化铬：未来计算机存储器的关键

文章来源：未知更新时间：2018-05-08 16:53:02

如图所示，开关元件在（a）主视图和（b）俯视图角度观察时，图示中心处为氧化铬。氧化铬被一磁分路所环绕以阻挡磁场，同时也被位于顶部的读头所包围。来源：Ahmed和Victora

随着计算机越来越多地将内存包装置越来越小的设备中，各公司正努力以一种高效节能的方式快速减少内存组件。

来自美国物理研究所的研究人员研发出了一种新的氧化铬（Cr2O3）开关元件，该开关元件可用于缩减计算机的内存和闪存。

来自明尼苏达大学的研究员兼论文作者Randall Victora在一份声明中表示：“该器件具有更好的可扩展性，因此它可以设计得更小，并且一旦经过适当改进，它将更加节能。”

计算机内存由开关元件组成。这些元件可以开和关以存储信息单元0和1。此前，人们发现氧化铬可以仅通过一种电场来切换信息的磁电特性。然而，该过程需要有静电磁场存在。

在这项新研究中，研究人员用磁性材料包围住氧化铬，为具有氧化铬核心的存储设备创造出一种不需任何外部施加磁场的设计。该技术通过与铬磁矩的量子力学耦合，提供了有效的磁场，同时使器件在排列时可有效阻止杂散磁场对附近器件的影响。

一元件置于设备顶部以读取设备状态从而确定设备处于1和0哪种状态。由于氧化铬和磁性材料之间所存在的界面，可能会允许将更多的存储器装入更小的空间内。

当设备变得越来越小时，则相对于其体积的界面面积越大，设备运行性能就会越好。这一特性优于传统半导体。传统半导体随着比表面积增加，将会导致更大的电荷泄漏和热损失。

研究人员现在正试图利用氧化铬制造出一种非易失性设备并会对其进行测试。该设备可能会替代计算机中的动态随机存取存储器（DRAM）。DRAM由于其固有的波动性，一旦电源中断经常会导致其丢失某些关键信息。

Victora说，“DRAM拥有巨大的市场。它提供了计算机内部的快速内存，但问题是它泄漏了很多电量，这使其能源利用率极低。”

虽然研究人员们满怀期待，但制造出这样的设备需克服明显的耐热限制。通过建模预测到，该设备将在30℃左右时停止运行。

一种可能性是通过掺杂其他元素来优化氧化铬以改进其功能，并使其更适于替换现有的存储器件。

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