Kredit:CC0 Public Domain
Icke-flyktiga minnen – som kan behålla information även när strömmen är borta – används till stor del i datorer, surfplattor, pennenheter och många andra elektroniska enheter. Bland de olika befintliga teknologierna förväntas magnetoresistiva random-access-minnen (MRAM), som för närvarande endast används i specifika tillämpningar, expandera avsevärt på marknaden under det kommande decenniet.
De senaste MRAM:erna baserade på spintroniska mekanismer – dvs fenomen relaterade till spinn, som är en inneboende egenskap hos elektroner och andra partiklar – kan erbjuda snabbare drift, lägre energiförbrukning och lång retentionstid, med potentiella tillämpningar i bärbara enheter, bilindustrin, och Internet of Things, bland annat.
I detta sammanhang kan grafen och andra 2D-material, som är så tunna som ett eller mycket få atomlager, spela en störande roll. Faktum är att deras säregna och anmärkningsvärda egenskaper kan ge lösningar på nuvarande tekniska utmaningar och prestandabegränsningar som förhindrar ytterligare effektiv utplacering av MRAM; därför kan de ha en stark inverkan på utformningen av nästa generations spintroniska enheter.
Den förväntade förbättringen och nya möjligheter som kan uppstå från introduktionen av 2D-material i spin-baserade minnesteknologier presenteras i en perspektivartikel, publicerad förra veckan i Nature . Detta arbete, som leds av Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2) vid Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) campus, och National University of Singapore, ger en översikt över det aktuella fältet och de aktuella utmaningarna ställs inför utvecklingen av icke-flyktiga minnen i allmänhet, och specifikt, av de som använder spintroniska mekanismer såsom spin-transfer torque (STT) och spin-orbit torque (SOT). Författarna diskuterar fördelarna som samintegreringen av 2D-material i dessa tekniker introducerar, vilket ger en panoramabild av de förbättringar som redan uppnåtts samt en utsikt över de många framsteg som ytterligare forskning kan åstadkomma. En möjlig tidslinje för framsteg under det kommande decenniet spåras också.
"Som grundligt diskuterats i tidningen", kommenterar ICREA-professor Stephan Roche, gruppledare vid ICN2 och ledare för Graphene Flagship Work Package dedikerat till Spintronics, "de grundläggande egenskaperna hos 2D-material såsom atomärt släta gränssnitt, minskad materialblandning, kristall symmetrier och närhetseffekter är drivkrafterna för möjliga störande förbättringar för spin-baserade MRAM-minnen. Dessa framstår som viktiga möjliggörande lågeffektteknologier och förväntas spridas över stora marknader från inbäddade minnen till Internet of Things."
Denna forskning koordinerades av ICN2-gruppledare och ICREA-professorerna Prof. Stephan Roche och Prof. Sergio O. Valenzuela, och av Prof. Hyunsoo Yang från National University of Singapore. Det genomfördes av ett samarbete mellan olika medlemmar i Graphene Flagship-projektkonsortiet, inklusive olika institut i Centre national de la recherche scientifique (CNRS, Frankrike), Imec (Belgien), Thales Research and Technology (Frankrike) och den franska Atomic Energy Commission (CEA), såväl som nyckelindustrier som Samsung Electronics (Sydkorea) och Global Foundries (Singapore), som för med sig visionen om framtida marknadsintegration.
"It is impressive to observe the scientific results achieved by the spintronics work package and the technology activities carried out in the Imec environment, together with SMEs (Singulus Technologies, GRAPHENEA), which pave the way towards future impact on market applications," states Prof. Jari Kinaret, Director of the Graphene Flagship. "There are still challenges to be overcome to fully deploy the potential of 2D materials in real-life applications, but the expected industrial and economic benefits are very high."
"Funding efforts made by the European Commission to support the Graphene Flagship activities could position Europe at the lead of innovation spintronic technologies in a decade timescale," adds Prof. Andrea Ferrari, Science and Technology Officer of the Graphene Flagship. + Utforska vidare
