Spintronista muistia vääntäen

Spin-orbit vääntömomentin kenttämäinen osuus yrittää kohdistaa magnetisoitumisen materiaalin tasoon, mutta toimiakseen muistirakenteena magnetoitumisen onkin oltava kohtisuorassa siihen nähden.

Suurempi kuva

Tutkijat ovat taas askeleen lähempänä toteuttaa spintroniikan periaatteiden mukaisesti toimiva muisti. Sellainen voisi tarjota haihtumattomuutta ja suuria nopeuksia pienellä tehonkäytöllä.

Tokion yliopiston tutkijoiden kehittämä ainutlaatuinen galliumarsenidipohjainen ferromagneettinen puolijohde voi toimia muistina vaihtamalla nopeasti magneettisen tilansa pienellä indusointivirralla.

Aikaisemmin tällainen virran aiheuttama magneettikytkentä oli epävakaa ja vei paljon virtaa, mutta tämä uusi materiaali sekä vaimentaa epävakautta että vähentää virrankulutusta.

Kokeellisten spintronisten muistirakenteiden ytimessä ovat magneettiset materiaalit, jotka voidaan magnetisoida vastakkaisiin suuntiin edustamaan binääritiloja 1 tai 0 ja tämä tilanvaihto voi tapahtua erittäin nopeasti.

Parhaita materiaaleja tähän tarkoitukseen on kuitenkin etsitty pitkään ja vaivalloisesti, koska spintronisten materiaalien magnetointi ei ole yksinkertaista. Spintronisissa järjestelmissä on mekaniikan tapaan vääntömomentteja, joita kutsutaan spin-orbit-momenteiksi, vaikka ne ovatkin kvanttimekaanisia eivätkä klassisia.

Kohtisuoraan magnetoiduissa kalvoissa virta indusoi kuitenkin kahden tyyppistä spin-orbit-vääntömomenttia, joista toinen auttaa magnetisoinnin vaihtamista, mutta toinen tekee kytkennän haastavaksi, koska siihen vaikuttavat käytetyn materiaalijärjestelmän luonnolliset ominaisuudet.

Tutkijat havaitsivat, että galliumarsenidipohjaisten ferromagneettisten puolijohteiden ohutkalvoilla ei-toivottu vaikutus voitiin tukahduttaa. Tämä tarkoittaa, että magnetointikytkentä tapahtui pienimmällä virralla, jollaista koskaan on kirjattu tällaiselle prosessille.

Aiheesta aiemmin:

Spintroniikkaa ja muistitekniikkaa

Kohti spintronisia MRAM-muisteja

Antimagneettinen muisti