Magnetiska material är en viktig ingrediens i de komponenter som lagrar information i datorer och mobiltelefoner. Nu, A*STAR-forskare har utvecklat ett material som kan hjälpa dessa magnetbaserade minnesenheter att lagra och hämta data snabbare samtidigt som de använder mindre ström.
Minnesenheter fungerar när ett litet magnetfält appliceras på lagringsmediet för att rikta in magneter på atomnivå som kallas spins. Denna spinnjustering, eller magnetisering, i ett område av det magnetiska materialet kan representera en "bit" information, som kan "läsas" igen med hjälp av en magnet. Forskare försöker förbättra prestandan hos magnetiska minnen genom att minska både energin som krävs för att ändra magnetiseringen och oönskat brus.
Ett tillvägagångssätt är att använda ett magnetiskt material med en egenskap som kallas negativ magnetokristallin anisotropi. Detta innebär att det krävs mindre energi för att rikta snurren i en riktning än en annan, och så är materialet i allmänhet lättare att magnetisera och avmagnetisera. Denna låga koercitivitet är användbar eftersom detta så kallade "mjuka" magnetiska material kan styra ett magnetfält på lagringsskiktet, sänker alltså fältintensiteten som måste appliceras för att ändra det "hårda" materialets magnetisering.
Tiejun Zhou och medarbetare från A*STAR Data Storage Institute hittade ett sätt att ytterligare minska koercitiviteten hos ett mjukt material som kallas kobolt iridium genom att tillsätta rodium.
Teamet skapade sitt magnetiska material med en teknik som kallas likströmsmagnetronsputtering. Kobolt, iridium och rodium kastades samtidigt ut från separata fasta källor i en vakuumkammare och avsattes på ett kiselsubstrat. Genom att ändra strömförsörjningen till var och en av källorna, forskarna kunde kontrollera sammansättningen av det slutliga materialet, öka mängden rodium på bekostnad av iridium. Mätningar av de magnetiska egenskaperna hos CoIr-Rh-filmer visade att införandet av detta rodium minskade koercitiviteten och dämpningskonstanten med mer än hälften av den för omodifierat koboltiridium.
"När den används i en enhet, sådana negativa magnetokristallina anisotropimaterial möjliggör högre frekvensdrift vid lägre drivström och skapandet av ett högre magnetiskt växelströmsfält i planet för effektiv assisterad omkoppling, och högre stabilitet mot herrelösa fält och temperaturfluktuationer, " förklarar Zhou. Teamet demonstrerade denna förbättrade prestanda i en minnesenhet som kallas en spin vridmomentsoscillator.
Resultaten visar att CoIr-Rh kan hjälpa till att utveckla kommersiell lågenergimagnetisk lagring. "Genom att finjustera kompositionen, vi kan kontinuerligt förbättra egenskaperna hos magnetiska material för att uppfylla de kriterier som krävs för tillämpningar på industrinivå, säger Zhou.
