Page 34 - 2019年科技部年報

度可達0.5秒以下之即時性，已發表於醫學消化內 科全球排名第一之期刊Gastroenterology，並獲 美國路透社專欄越洋採訪及高度肯兼具技術突破 性及臨床應用潛力。
5. 操控自旋電子元件的「交換偏壓」之技術發展
隨著半導體元件尺寸的縮小，電子的自旋 成為元件嶄新的自由度。磁性記憶體(MRAM) 也成為自旋電子元件中，備受矚目的產品。利用 電子自旋方向的不同，造成鐵磁層不同方向的 磁矩(N極或S極)，來當作記憶位元的「0」和 「1」狀態，即便在斷電的情況下，也能夠保持其 狀態，不用持續通電，具有非揮發性的特性。整 體而言，磁性記憶體具有讀寫速度快、省電的特 性，將來能夠取代或互補現有的半導體記憶體。
在這些自旋電子元件中，除控制 鐵磁層的磁矩方向外，鐵磁與反鐵 磁層間的交互作用所產生的「交 換偏壓(exchange bias)」， 一直也是個重要的挑戰。清華 大學材料系賴志煌教授與物 理系林秀豪教授的團隊提出使 用自旋電子流，來操控「交換偏 壓」，不僅改變鐵磁層的磁化方向
民國 103 ~ 107 年工程科技領域專題研究計畫研究人力
更翻轉交換偏壓方向，突破以往只能用磁場退火 來改變的限制。這個突破對於自旋電子元件與 磁性記憶體將產生深遠的影響。相關的研究成 果(Manipulating exchange bias by spin-orbit torque)將發表在Nature Materials。
在自旋電子元件中，如何不用磁場來改變鐵 磁層磁矩的方向，即所謂「寫入」的機制，是研 究的重點。近年來已發展出利用「自旋軌道扭矩 (spin orbit torque)」方式來改變磁矩方向。 其原理為對一個鐵磁層/重金屬層(例:Pt, Ta, W)結構通電流時，流經重金屬的電子流會因為 「自旋霍爾效應(spin Hall effect)」，而讓帶 有不同自旋方向的電子往相反方向流動。對相鄰 的鐵磁層來說，便可感受到自旋電子流的進入， 因而造成鐵磁層磁矩的翻轉。而本研究是首次發
現，藉由自旋流產生的自旋軌道扭矩，也可 有效操控元件的交換偏置。由於產生自 旋流不需磁場，僅需電流脈衝，即可 獨立操控元件的磁矩翻轉與交換偏 置，因此將開啟自旋電子元件設計的 嶄新視角，並提升國內磁性記憶體的
項目
103 年
104 年
105 年
106 年
107 年
研究人員 教授
4,883
2,595
2,047
4,793
2,510
1,805
自主關鍵技術。
4,846 4,883
2,354 2,187
1,691 1,470
4,790
2,068
1,404
副教授
助理教授

講師 25 28 18 17 9
其他 760 776 845 842 850
小計 10,310 9,912 9,754 9,399 9,121
研究助理 專任助理 708 661 708 759 762
兼任助理 52 37 67 67 53

小計
研究生 23,179 22,103 21,686 20,461 19,630
23,939 22,801 22,461 21,287 20,445
總計

34,249
32,713
32,215
30,686
29,566
32
第三篇 支援學術研究