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威廉希尔通过局域电场调控锰氧化物纳米线实现逻辑存储一体的非冯诺依曼架构器件

发布日期:2019-06-19    作者:     来源:     点击:

传统基于冯诺依曼架构的电子器件,由于其存储器与逻辑器分离,使得存储器与运算器之间的数据传输成为影响系统性能的瓶颈,大大限制了计算机的性能。因此开发新型电子器件,将存储与逻辑运算集于同一器件单元,是未来发展高性能计算机亟待解决的问题。近些年已经有大量的工作致力于研究存算一体架构的器件、体系和材料等,例如将逻辑运算应用于阻变存储器、相变存储器、磁阻式存储器和铁电存储器等新型存储器中,然而,在这一类存储器中,都是利用电流操纵实现逻辑运算,大大增加了器件的功耗。同时由于传统自旋电子学器件复杂的化学界面,大大降低了自旋注入与输运效率,导致无法有效的进行逻辑运算。

威廉希尔教师江凤仙副教授与合作者利用脉冲激光沉积技术在SrTiO3基片上外延生长了强关联复杂氧化物La0.85Ca0.15MnO3(LCMO)薄膜,通过微纳加工技术,在薄膜样品中制备了不同宽度纳米线,并在纳米线两侧制备了N(N≥3)对侧栅电极。通过纯电压操控,不仅实现了三比特存储,同时也实现了布尔逻辑“非”、“与非”和“或非”操作,不仅大大降低了能耗,同时还将存储和逻辑运算集于同一器件。在此研究体系中,还有望通过施加脉冲电压,通过脉冲累计效应,实现加减法、因式分解等复杂的逻辑运算,从而为实现非冯诺依曼架构的计算机体系提供切实可行的路径。相关研究成果发表于Adv. Electron. Mater., 5, 1900020 (2019)。

基于LCMO纳米线器件的多态存储和“非”逻辑运算示意图


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