Ett forskarlag vid National Institute for Materials Science (NIMS) Materials Nanoarchitectonics (MANA) och Tokyo University of Science, Japan, utvecklat gemensamt en enhet som kan kontrollera magnetism på en lägre strömnivå än konventionella spintronics-enheter. Den nya enheten tillverkades genom att kombinera en fast elektrolyt med ett magnetiskt material, och möjliggöra införande/avlägsnande av joner in i/från det magnetiska materialet genom applicering av spänning.

Ett forskarlag från International Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA), bestående av postdoktor Takashi Tsuchiya (för närvarande vid Tokyo University of Science), gruppledare Kazuya Terabe, och regissör Masakazu Aono, utvecklat en enhet som kan kontrollera magnetism på en lägre strömnivå än konventionella spintronics-enheter, med föreläsare Tohru Higuchi vid Tokyo University of Science. Den nya enheten tillverkades genom att kombinera en fast elektrolyt med ett magnetiskt material, och möjliggöra införande/avlägsnande av joner in i/från det magnetiska materialet genom applicering av spänning. Eftersom enheten har en enkel struktur och är kapabel till hög integration, det kan leda till utvecklingen av helt nya högdensitetsminnesenheter med hög kapacitet med låg strömförbrukning.

Högdensitetsenheter för inspelning (minne) för lagring av en stor mängd data har blivit viktiga på grund av informationsexplosionen idag. Spintronics-enheter, som använder egenskaperna hos både elektronernas laddning och spinn för att registrera information, väcker mycket uppmärksamhet som en typ av minnesenhet. Dock, det har påpekats att spintronikelementen är svåra att använda i hög integration på grund av deras komplexa strukturer och de kräver en hög nivå av skrivström.

Med hjälp av en litiumjonledande fast elektrolyt, forskargruppen infogade/ tog bort litiumjoner i/från det magnetiska Fe3O4-materialet för att ändra den elektroniska bärardensiteten och den elektroniska strukturen hos det magnetiska materialet. Genom att göra så, forskargruppen har framgångsrikt trimmat magnetiska egenskaper inklusive magnetoresistans och magnetisering. Tekniken som utvecklats i denna studie, som drar fördel av jonisk rörelse, gör det möjligt för spintronics-enheter att kontrollera magnetism på en lägre strömnivå än konventionella enheter, tillåter dem att ha en enkel struktur, och gör dem kapabla till hög integration. Vidare, hela enheten är gjord av solida material, förhindrar att vätskeläckage uppstår. På grund av dessa fördelaktiga egenskaper, denna teknik förväntas möjliggöra utvecklingen av högdensitetsminnesenheter med hög kapacitet med låg strömförbrukning, med hjälp av konventionella halvledarprocesser.

Baserat på dessa resultat, forskargruppen kommer att göra ytterligare framsteg i utvecklingen av mikrotillverkningstekniker för att uppnå hög integration, och genomföra demonstrationsexperiment som syftar till att tillämpa denna teknik på högdensitetsminnen med hög kapacitet.

Denna studie publicerades i onlineversionen av ACS Nano den 6 januari, 2016 (japansk tid).