Специалисты MIT и Брукхейвенской национальной лаборатории (США) продемонстрировали возможность контроля магнитных свойств тонкопленочных материалов под воздействием электрического напряжения. Изменение магнитной ориентации сохраняется без подачи энергии, в отличие от современных микросхем компьютерной памяти.
Кремниевые микрочипы приближаются к своему фундаментальному лимиту, и исследователи пытаются найти новые технологии, которые позволили бы им обойти эти ограничения. Одним из таких вариантов может оказаться спинтроника, которая использует спин электронов вместо электрического заряда. Преимущество спинтронных устройств в том, что они сохраняют магнитные свойства без постоянной подачи электроэнергии, требуют намного меньше энергозатрат и вырабатывают меньше тепла, пишет MIT News.
К сожалению, у них есть и недостатки. Одно из самых крупных — отсутствие простого и быстрого способа управления магнитными свойствами материала посредством электричества. Один из способов решения этой проблемы — использование ионов вместо электронов для изменения магнитных свойств. Например, окислять тонкий слой магнитного материала можно ионами кислорода, что вызывает серьезные изменения в магнитных свойствах. Однако, включение и удаление ионов кислорода вызывает механические повреждения материала.
Открытие американских ученых заключается в использовании ионов водорода вместо более крупных ионов кислорода.
Ионы водорода могут проникать в кристаллическую структуру спинтронного устройства гораздо проще, вызывая изменения магнитной ориентации и не повреждая материал.
Эксперимент показал, что после 2000 циклов никаких следов повреждений не появилось. В отличие от ионов кислорода, водород легко проходит через металлические слои, открывая возможность управления свойствами расположенных глубоко слоев, которые не получалось контролировать никакими иными способами. Изменение направления магнитных полюсов позволяет сохранять информацию, то есть записывать и стирать биты данных в спинтронных устройствах.
Весной этого года японские ученые сообщили о прорыве в спинтронике — изобретении переключателя, способного контролировать спиновой ток. С помощью слоистого материала они смогли управлять передачей спинового тока при комнатной температуре с усилением сигнала на 500%.
