25.03.2011
В будущем энергонезависимые запоминающие устройства, которые могут сохранять информацию, будучи отключёнными от источника питания, серьезно изменят электронику. Исследователи из университета Корнелла (Cornell University) изобрели новый способ измерения параметров и оптимизации работы таких устройств.
С помощью быстродействующего осциллографа исследователи под руководством Дэна Ральфа, профессора физики (Horace White), и Роберта Бермана, профессора прикладной и инженерной физики (J.E.Sweet), определили как количественно оценить интенсивность вращательных моментов, индуцированных током, используемых для записи информации в устройствах памяти, называемых магнитными туннельными переходами. Результаты опубликованы онлайн 28 февраля в журнале Nature Physics (Chen Wang, Yong-Tao Cui, Jordan A. Katine, Robert A. Buhrman, Daniel C. Ralph, Time-resolved measurement of spin-transfer-driven ferromagnetic resonance and spin torque in magnetic tunnel junctions ).
Магнитные туннельные переходы - это запоминающие устройства, представляющие собой сэндвич из двух ферромагнетиков со слоем оксидного изолятора толщиной в несколько нанометров между ними. Электрическое сопротивление устройства отличается для параллельной и непараллельной ориентации магнитных электродов, так что эти два состояния создают энергонезависимую память, которой не требуется электричества для хранения информации. Примером энергонезависимой памяти на сегодняшний день является флеш-память, но она основана на кремниевой технологии, что означает ее изнашиваемость со временем после повторения записывающих циклов, в отличие от магнитной памяти.
Фактором, сдерживающим развитие технологии магнитной памяти, является то, что магнитным устройствам памяти требуются магнитные поля для переключения магнитных состояний. Это ограничивает производительность устройств и лимитирует их миниатюризацию, так как для того, чтобы генерировать поле, достаточное для переключения устройства, необходимо создавать большие токи и использовать провода большого диаметра.
Исследователи из Университета Корнелла изучают новое поколение магнитных устройств, которые могут записывать информацию без помощи магнитных полей. В устройствах используется механизм, называемый «спиновой вращательный момент», связанный с наличием у электронов спина. Когда электроны взаимодействуют с магнитами в туннельных переходах, они передают им некоторую часть своего момента. Это может вызвать появление очень большого вращательного момента на единицу тока, который, как было показано, минимум в 500 раз более эффективен, чем возникающий при использовании магнитного поля для записи информации, заявил Ральф (Ralph).
Для измерения таких спиновых вращательных моментов, исследователи использовали осциллограф, находящийся в совместном использовании вЦентре Наноразмерных систем университета Корнелла. Они вызвали появление вращательного момента в магнитных туннельных переходах с помощью переменного тока и измерили амплитуду наблюдаемых при этом колебаний сопротивления. Так как сопротивление зависит от относительной ориентации двух магнитов в туннельном переходе, величина колебаний сопротивления может напрямую зависеть от амплитуды движения магнитов, и, следовательно, от размера вращательного момента.
Исследователи надеются, что такие исследования помогут промышленности сделать лучшие энергонезависимые устройства памяти благодаря точному пониманию того, как структурировать эти устройства, и какие материалы лучше использовать для оксидного изолятора и ферромагнетиков.
http://www.physorg.com/news/2011-03-physicists-current-induced-torque-nonvolatile-magnetic.html
