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Chip：可折叠电路实现“智能数字微尘”应用的多功能集成传感器

近日，复旦大学梅永丰团队以「Foldable-circuit-enabled miniaturized multifunctional sensor for smart digital dust」1为题在Chip上发表研究论文。

新兴的物联网技术构想了一个完全互联互通的未来，其中数据逐渐成为了数字时代的「新石油」。但目前，面向物联网需求无处不在，并对各类敏感信号进行数据采集的技术仍然十分匮乏。智能微尘最初构想为具有沙粒般体积的微型多功能感知和执行平台，同时具有传感、信号处理、通信以及制动能力，可以被大规模部署到环境中并精确提取各类信号。

由于传统感知技术与芯片技术具有一定的工艺差异，而基于芯片技术的制备工艺在微型化方面具有天然的优势，因此如果感知功能可以通过芯片技术与工艺实现，那么就可以遵循摩尔定律大幅度实现微小尺度的传感器及其集成系统，从而大规模制造智能微尘使其实用化，由于是基于数字芯片技术，我们可以称该技术为智能数字微尘技术。

作者在文中提出了基于折叠柔性电路构建智能数字微尘的方法，并通过具有多功能传感能力的毫米级原型机展示了该方案的可行性。作者将智能材料集成在柔性单晶硅纳米膜光电晶体管上，实现了对气体、温度和湿度等多个环境参量的低能耗光电传感。作者还将基于标准半导体工艺制备的传感器内核与无源电学元件、多路复用器及电池组件相结合，通过折叠柔性电子器件构建了多功能的传感系统。系统的尺寸被大幅度缩小，实现了实时、高精度、多功能传感特性。该结果显示了将优越的互补式金属氧化物半导体技术和快速发展的柔性电子技术的优势相结合，从而为半导体工艺制造物联网关键器件提出了一个新的潜在路径。

出版信息

标题:

Foldable-circuit-enabled miniaturized multifunctional sensor for smart digital dust

出版信息:

Chip，07 December 2022

DOI:

10.1016/j.chip.2022.100034

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北航集成电路学院在《Applied Physics Reviews》期刊发表亚铁磁自旋电子器件综述论文

近日，北京航空航天大学集成电路科学与工程学院赵巍胜教授、张悦教授团队在国际物理领域知名期刊《应用物理评论》（Applied Physics Reviews）在线发表了题为“Ferrimagnets for spintronic devices: From materials to applications”的长篇综述论文，同时该论文被选为Featured Article 在官网首页展示。

亚铁磁材料具有两个反平行耦合的亚晶格磁矩，是铁磁和反铁磁性质的过渡平台。常见的亚铁磁材料包括氧化物和合金两大类。论文从制备方法、晶格结构等角度出发，对每一种亚铁磁材料的特有性质以及潜在应用场景进行了详细的介绍。

论文立足于基础机制分析，深入探讨了亚铁磁材料的两大物理特性。其一是亚铁磁材料在角动量矩补偿点附近的超快磁动力学性质，不仅对比了亚铁磁材料在热激发退磁、铁磁共振、磁畴壁位移等方面相较于铁磁材料的速度优势，还提出亚铁磁材料在手性磁结构（例如，斯格明子等）上具有高密度应用前景。其二是亚铁磁材料中的自旋流现象。自旋流在自旋电子器件的信息写入和传输中扮演了关键角色。亚铁磁材料可通过自旋泵浦（Spin pumping）效应、自旋塞贝克（Spin Seebeck）效应及自旋轨道矩（Spin-orbit torque，SOT）效应等方式高效产生自旋流，并且具备较长的自旋传输距离。基于以上两点，论文得出亚铁磁材料相较于铁磁材料在应用层面更具性能优势。

论文还总结了目前基于亚铁磁材料的自旋电子器件研究现状。亚铁磁材料目前的信息写入方式包括全光翻转（All optical switching）、自旋轨道矩翻转（SOT-induced switching）、电压调控磁性（Voltage-controlled magnetism）等。存储层面，亚铁磁材料不仅可用于构建自旋阀、磁隧道结等传统自旋电子器件，还可以通过三维堆叠等方式实现多态高密度存储。计算层面，基于不同的信息写入方式以及特定的磁动力学行为，亚铁磁计算器件可以实现布尔逻辑（Boolean logic）、神经元计算（Neuromorphic computing）等功能。

最后，论文分析了亚铁磁材料在晶圆级生长制备、信息读取可靠性和运行稳定性等方面亟需解决的问题，并提出了可能的解决方案。亚铁磁材料将在未来的高性能自旋电子器件中发挥巨大作用。

出版信息

标题:

Ferrimagnets for spintronic devices: From materials to applications

出版信息:

Applied Physics Reviews，03 January 2023

DOI:

10.1063/5.0104618

转自：“科研之友 ScholarMate”微信公众号

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