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An Altermagnet Switch

Projektbeschreibung

Spezielle Materialien mit einem magnetähnlichen Verhalten als vielversprechende Alternativen für eine stromsparende und sichere Informatik

Bei altermagnetischen Materialien handelt es sich um eine neu entdeckte Klasse von Materialien ohne Nettomagnetisierung, die sich anschickt, die Informatik zu revolutionieren. Trotz der fehlenden Gesamtmagnetisierung weisen die Materialien bemerkenswerte Eigenschaften auf, die normalerweise bei Materialien mit magnetischen Eigenschaften zu beobachten sind, darunter etwa den anomalen Halleffekt. Dies ermöglicht eine Informationsspeicherung und ein elektrisches Auslesen, ohne auf die komplexe und energieintensive angewiesen zu sein. Dank dieser Eigenschaften sind sie ideal für hocheffiziente Logikbausteine geeignet, die nur wenig Energie verbrauchen und gleichzeitig eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen. Das EIC-finanzierte Projekt AMSwitch wird diese Eigenschaften für die Entwicklung von zwei Bauelementkonzepten nutzen: einen Niederspannungs-Feldeffektschalter und einen spinpolarisierten stromgesteuerten Schalter für kompakte Inverter für kaskadierbare Logikbausteine. Diese Bauelemente sind gegen magnetische Streufelder resistent und versprechen durch die Integration mit ferroelektrischen Gattern eine rekonfigurierbare Informatik bei äußerst energiesparendem Betrieb.

Ziel

The AMSwitch will pioneer a new class of logic switches based on altermagnetic (AM) materials—an emergent magnetic state characterized by zero net magnetization yet capable of showing an anomalous Hall effect. This key property enables information to be stored in the altermagnetic order while allowing for electrical readout, all without relying on spin-charge interconversion. As a result, the proposed devices promise ultra-low energy operation, with energy consumption per bit projected to fall below 1 aJ—approaching ultimate quantum limits.
AMSwitch explores two complementary device concepts: (1) a field-effect altermagnet switch, where gate-controlled modulation of Berry curvature enables the state manipulation at ultra-low voltages (~0.1 V) and (2) a spin-polarized current-driven switch, where 180° reorientation of the altermagnet Néel vector toggles the anomalous Hall response, enabling compact inverters suited for cascadable majority logic devices.

AMSwitch will advance the frontier of novel altermagnetism research, which is timely and can provide immunity to stray magnetic fields, enhancing device reliability and security, especially critical for low-power edge computing. Their non-volatility opens further possibilities through integration with ferroelectric gate, enabling reconfigurable, energy-efficient logic systems. The project brings together an interdisciplinary consortium comprising materials scientists, nanoscale device fabrication experts, electrical engineers, quantum matter theorists, synchrotron-based characterization specialists, and a quantum magnetometry company. This integrated approach ensures rapid feedback between basic research and application, positioning AMSwitch to deliver disruptive innovations in new logic technology.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

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Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-EIC - HORIZON EIC Grants

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-EIC-2025-PATHFINDEROPEN

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Koordinator

CHALMERS TEKNISKA HOGSKOLA AKTIEBOLAG
Netto-EU-Beitrag
€ 868 261,25
Adresse
-
412 96 Goteborg
Schweden
Region
Södra Sverige Västsverige Västra Götalands län
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 868 261,25

Beteiligte (5)