Une méthode pratique de cartographie du flux d'un courant dans des dispositifs à géométries complexes pouvant être utilisée pour optimiser la conception de circuits a été développée à la KAUST.

Une expérience de physique traditionnelle au lycée consiste à placer de la limaille de fer sur un morceau de papier au-dessus d'un aimant permanent. Les petites particules métalliques vont s'organiser en une série de lignes reliant les deux extrémités, ou des poteaux, de l'aimant. Cela permet aux élèves de visualiser les lignes de champ autrement invisibles qui interviennent dans l'attraction et la répulsion magnétiques.

La réalisation de ce même type de cartographie pour le passage d'un courant électrique est particulièrement importante dans les minuscules composants électroniques. Ces composants peuvent avoir des arrangements géométriques étranges, en raison de la nécessité pour chaque élément du dispositif d'être emballé dans un espace aussi petit que possible. Cela signifie que le courant ne circule pas nécessairement de manière homogène.

Senfu Zhang et Xixiang Zhang, travailler avec des collègues de KAUST, la Chine et les États-Unis, ont maintenant conçu une méthode pour visualiser l'amplitude et la direction du flux de courant à travers un film mince magnétique.

Plusieurs méthodes expérimentales ont déjà été développées pour cartographier la densité de courant dans les matériaux électroniques. Mais ceux-ci ne le font qu'indirectement, mesurer les champs parasites plutôt que les courants eux-mêmes. Par ailleurs, ils peuvent être très chers, ou ne travaillez qu'à des températures très basses. Les simulations informatiques offrent une alternative moins chère; cependant, ils ont tendance à simplifier à l'excès les dispositifs réels, en ignorant les non-uniformités ou les fissures dans le matériau.

Au lieu, L'équipe de Zhang a directement cartographié la distribution de courant électrique non uniforme dans le platine en couches, cobalt et tantale en utilisant l'existence de ce qu'on appelle des skyrmions. Ces "bulles magnétiques" peuvent être imagées par une technique dite de microscopie magnéto-optique de Kerr, qui mesure les changements d'intensité et de polarisation de la lumière réfléchie par une surface à la suite de perturbations magnétiques.

Les skyrmions apparaissent sous forme de bulles rondes dans les images du microscope. « Nous avons découvert que lorsque nous faisions passer un courant à travers le matériau, seule l'extrémité avant des bulles a avancé, formant étroit, domaines en bandes parallèles, " explique Senfu Zhang. Les chercheurs ont montré qu'il était simple d'extraire le flux de courant du sens de croissance de ces motifs.

"Cette approche n'est pas adaptée à une utilisation dans un appareil réel car elle nécessite le dépôt de Pt/Co/Ta sur l'appareil, mais il est utile dans la phase de conception, " dit Zhang. " Connaître la direction et l'amplitude du courant électrique dans chaque partie de l'appareil permet d'améliorer la conception et les performances. "