Lås op for potentialet ved magnetiske skyhyrninger

Magnetiske skyrmions giver løfte om næste generations hukommelses- og computingsteknologier, såsom cache -hukommelsesenheder og cloud computing. Nu har A*STAR -forskere udviklet en innovativ teknik til fremstilling af afstembare skyrmions, der kan hjælpe med at frigøre deres potentiale.

For nylig opdaget, skyrmions er små strukturer, der dannes i magnetiske materialer og opfører sig som magnetiske partikler i nanoskala. Det betyder, at de selv kan organisere sig i bestilte arrays eller gitter, og kan oprettes, flyttede, og slettes ved hjælp af elektriske strømme. For at blive en levedygtig teknologi, imidlertid, kræver evnen til at modulere disse egenskaber og opnå deres elektriske detektion under omgivende forhold.

Dette førte til Anjan Soumyanarayanan og kolleger fra A*STAR Data Storage Institute og Institute of High Performance Computing, i samarbejde med Nanyang Technological University, Singapore og Lawrence Berkeley National Laboratory i USA, at udvikle en innovativ teknik til at lave ultratynde film til hosting afstembare skyrmions.

"Vores oprindelige mål var at forstå skyrmions dannelse, etablere deres elektriske detektion, og kontrollere deres fysiske egenskaber, "forklarer Soumyanarayanan." Vi undersøger nu skyrmions i nanoskalaenheder for deres potentiale som bits i hukommelsesapplikationer. "

Ved at bruge en teknik kaldet magnetronsputtering - en proces, hvor atomer skubbes ud af et kildemateriale og derefter deponeres på et substrat - fremstillede forskerne en ultratynd film med sekventielle lag af iridium, jern, kobolt, og platin på et siliciumsubstrat.

Udnyttelse af de store og modsatte tegn på den chirale magnetiske interaktion mellem grænsefladerne iridium-jern og kobolt-platin, omtalt som Dzyaloshinskii-Moriya-interaktionen, tilladt teamet at etablere en platform for skyrmions i nanoskala. Og ved at variere tykkelsen af ​​lagene, holdet var i stand til at modulere de fysiske egenskaber, såsom størrelsen, massefylde, og skyrmionernes stabilitet.

"Platformen giver os mulighed for direkte at styre de magnetiske interaktioner, der styrer skyrmion -egenskaber ved blot at variere tykkelsen af ​​de bestanddeler, og giver skyrmion -konfigurationer, der er skræddersyet til de specifikke krav i en række forskellige applikationer, "siger Soumyanarayanan.

Arbejdet demonstrerede, for første gang, elektrisk detektering af omgivende skyer, og kan føre til stabil og meget skalerbar skyrmion-baseret hukommelse og computingsteknologier, forklarede Soumyanarayanan. Disse kan derefter let integreres i mikrochips ved hjælp af eksisterende fremstillingsprocesser, der normalt bruges i elektronikindustrien.

"Vores næste trin vil være at stabilisere skyrmionerne i nanostrukturer ved nul magnetisk felt, og for at demonstrere deres elektriske læsning og skrivning i elektroniske enheder, "siger Soumyanarayanan.