传统的基于垂直磁化隧道结的自旋转移力矩磁性随机存储器(STT-MRAM)，其中存储单元的磁化方向由于受（界面）磁各向异性作用而垂直膜面。在超高密度磁性存储器中，垂直磁化STT-MRAM在热稳定和功耗方面占有很大优势。由于垂直磁化STT-MRAM在功耗，运行速度和耐久性方面的出色表现，因此其有望在部分领域取代现有的半导体存储器件。而且，它能实现非易失性存储，即不需要电源来保存存储的信息，这对于未来的超低功率电子设备来说是必不可少的。

华中科技大学光电学院低功耗电子器件及系统课题组（游龙教授团队）和美国加州大学伯克利分校和佛罗里达国际大学相关课题组合作，展示了在小于20 nm垂直磁性隧道结单元能够同时实现非易失性多态存储与逻辑操作功能。这也是首次在实验上实现基于3D技术在小于20 nm单磁畴存储单元里实现多态存储，并概念性描述了存储与逻辑操作一体化功能实现。这些器件于2018年3月14日在Applied Physics Letters杂志上发布(Appl. Phys. Lett.112, 112402 (2018))，对以后基于自旋的存储与逻辑运算一体化研究，具有指导意义；是朝着构建超低功耗3D磁性存储方向迈出了重要一步。本文第一作者是华中科技大学Jeongmin Hong博士和佛罗里达国际大学M. Stone，通信作者为Jeongmin Hong博士和游龙教授。同时本课题也得到北京师范大学物理系夏柯团队理论指导。