Små strømme til store gevinster inden for spintronics

Forskere fra University of Tokyo har skabt en elektronisk komponent, der demonstrerer funktioner og evner, der er vigtige for fremtidige generationer af beregningslogik og hukommelsesenheder. Det er mellem en og to størrelsesordener mere strømeffektive end tidligere forsøg på at oprette en komponent med samme slags adfærd. Dette kan have applikationer inden for det nye felt inden for spintronics.

Spintronics undersøger muligheden for højtydende, komponenter med lav effekt til logik og hukommelse. Det er baseret på ideen om at kode information i elektronens spin, en egenskab relateret til vinkelmoment, snarere end ved at bruge pakker med elektroner til at repræsentere bits.

En af nøglerne til at frigøre potentialet ved spintronics ligger i evnen til hurtigt og effektivt at magnetisere materialer. Universitetet i Tokyo Professor Masaaki Tanaka og kolleger har gjort et vigtigt gennembrud på dette område. Teamet har oprettet en komponent, en tynd film af ferromagnetisk materiale, hvis magnetisering kan vendes fuldstændigt ved anvendelse af meget små strømtætheder. Disse er mellem en og to størrelsesordener mindre end strømtætheder, der kræves af tidligere teknikker, så denne enhed er langt mere effektiv.

"Vi forsøger at løse problemet med det store strømforbrug, der kræves til magnetiseringsomvendelse i magnetiske hukommelsesenheder, "sagde Tanaka." Vores ferromagnetiske halvledermateriale - gallium manganarsenid (GaMnAs) - er ideelt til denne opgave, da det er en enkelt krystal i høj kvalitet. Mindre ordnede film har en uønsket tendens til at vende elektronspins. Dette ligner modstand i elektroniske materialer, og det er den slags ineffektivitet, vi forsøger at reducere. "

Den GaMnAs -film, teamet brugte til deres eksperiment, er også speciel på en anden måde. Det er især tyndt takket være en fremstillingsproces kendt som molekylær stråle -epitaxy. Med denne metode kan enheder konstrueres mere enkelt end andre analoge eksperimenter, der forsøger at bruge flere lag frem for tyndfilm med et lag.

"Vi forventede ikke, at magnetiseringen kan vendes i dette materiale med en så lav strømtæthed; vi var meget overraskede, da vi fandt dette fænomen, "afslutter Tanaka." Vores undersøgelse vil fremme forskning i materialeudvikling for mere effektiv magnetisering. Og dette vil igen hjælpe forskere med at realisere lovende udvikling inden for spintronics. "

Undersøgelsen er rapporteret i Naturkommunikation .