Sputtringstekniken har använts i stor utsträckning för tunnfilmsavsättning. Under sprutpistolerna, en åtta-tums oblat med mönstrad anordning tillverkad genom deponering, fotolitografi, etsning, etc. visas. Kredit:NTHU MSE, Taiwan
Magnetoresistive Random Access Memory (MRAM) är toppkandidaten för nästa generations digital teknik. Dock, att manipulera MRAM effektivt och effektivt är utmanande. Ett tvärvetenskapligt forskarlag baserat vid National Tsing Hua University (NTHU) i Taiwan, ledd av professor Chih-Huang Lai, Institutionen för materialvetenskap och teknik, och Prof. Hsiu-Hau Lin, Institutionen för fysik har nu fått ett genombrott. Genom att lägga till ett lager platina bara några nanometer tjockt, deras enhet genererar spinnström för att växla de fasta magnetiska momenten efter behag – en uppgift som aldrig har utförts tidigare. För snabbare läsning och skrivning, minskad strömförbrukning och bevarande av data genom ett strömavbrott, MRAM är särskilt lovande.
För närvarande, informationsbehandling i digitala enheter utförs huvudsakligen med hjälp av dynamiskt direktminne (DRAM), men den förbrukar betydande kraft och möter allvarliga hinder när den minskar i storlek. DRAM använder laddningen av elektroner. "Men elektroner har både laddning och spin, " Sa Lai. "Varför kan man inte arbeta med elektronspin för att manipulera MRAM?" För att omsätta idén i praktiken, Lai och Lin bildade ett tvärvetenskapligt forskarlag med doktoranderna Bohong Lin och Boyuan Yang.
Lin förklarade att strukturen för MRAM är som en smörgås. Det övre lagret består av en fritt vändande magnet, används för databeräkning, medan bottenskiktet består av en fast magnet, ansvarig för datalagring. Dessa två skikt är åtskilda av ett oxidskikt.
Utmaningen är att byta dessa lager med elektriska medel. Efter en lång rad experiment, de fann framgång med ett nanometertunt lager platina. På grund av spin-orbit interaktioner, den elektriska strömmen driver den kollektiva rörelsen av elektronsnurr först. Spinströmmen växlar sedan det stiftade magnetiska momentet effektivt och exakt.
En spinnström (den gula elektriska vägen) passerar genom den ferromagnetiska (FM, blå region)/antiferromagnetisk (AFM, röd region) dubbelskiktsstruktur (pilarna betyder den magnetiska momentriktningen). Det ferromagnetiska momentet och det antiferromagnetiska momentet (växlingsförspänningen) kan båda växlas (mellandelen:omkoppling; övre delen:redan omkopplad; nedre delen:ska kopplas om). Kredit:NTHU MSE, Taiwan
På senare år har NTHU har främjat tvärvetenskapligt samarbete, såsom MRAM-forskningen utförd av materialexperten Lai och fysikern Lin.
Stora internationella företag eftersträvar MRAM-teknik, inklusive TSMC, Intel, och Samsung. Det är troligt att massproduktion av högdensitets MRAM kommer att börja någon gång i år, en utveckling där forskargruppen ledd av Lai och Lin har haft en nyckelroll.
Forskargruppen utvidgar för närvarande sin banbrytande upptäckt till andra strukturer, och deras resultat förväntas ha stor inverkan på utvecklingen av minnesteknologi. Enligt Lais uppfattning, utvecklingen av MRAM-teknologi kommer att ha ett avgörande inflytande på den framtida tillväxten och utvecklingen av världens halvledarindustri.
