(Phys.org)—En 2015, les scientifiques ont découvert un nouvel effet de magnétorésistance, c'est-à-dire une nouvelle façon dont l'aimantation affecte la résistance électrique d'un matériau, mais n'avait pas encore trouvé d'application prometteuse pour la découverte, au-delà des technologies existantes. Maintenant dans un nouveau papier, les mêmes chercheurs ont démontré que l'effet peut être utilisé pour concevoir des mémoires avec quatre états magnétiques stables distincts, permettant aux mémoires de stocker quatre bits d'information dans une seule structure magnétique.

Les chercheurs, Can Onur Avci et al., au MIT et à l'ETH Zürich, ont publié un article sur le nouveau concept de mémoire dans un récent numéro de Lettres de physique appliquée .

"Avec une certaine optimisation des appareils et de la structure, la densité de bits des dispositifs de mémoire vive existants peut être augmentée par plusieurs facteurs, avec possibilité de fonctionnement tout électrique, " a dit Avci Phys.org .

Les effets de la magnétorésistance remontent aux environs de 1850, lorsque Lord Kelvin a démontré que l'application d'un champ magnétique à un objet métallique augmente la résistance électrique de l'objet dans une direction et la diminue dans la direction perpendiculaire. Depuis, plusieurs autres types de magnétorésistance ont été découverts. Notamment, Albert Fert et Peter Grünberg ont remporté le prix Nobel de physique 2007 pour leur découverte de la magnétorésistance géante, qui est utilisé pour fabriquer des capteurs de champ magnétique que l'on trouve dans de nombreux disques durs des ordinateurs d'aujourd'hui.

En 2015, les scientifiques ont découvert le dernier effet de magnétorésistance, appelée magnétorésistance Hall à spin unidirectionnel. Cet effet diffère des autres types de magnétorésistance en ce que le changement de résistance dépend de la direction de l'aimantation ou du courant électrique. Comme l'expliquent les scientifiques, cet effet dépendant de la direction se produit parce que les électrons polarisés en spin créés par l'effet Hall de spin dans une couche non magnétique sont déviés dans des directions opposées par l'aimantation de la couche magnétique adjacente.

Précédemment, ce nouvel effet a été démontré dans des structures à deux couches constituées d'une couche non magnétique et d'une couche magnétique. Mais en ajoutant une autre couche magnétique, les chercheurs ont obtenu un grand avantage potentiel pour les souvenirs :la capacité de distinguer non seulement deux, mais quatre états magnétiques. D'autres types d'effets de magnétorésistance ne sont sensibles qu'à l'orientation relative des aimantations (parallèles ou antiparallèles), bien qu'il soit possible d'avoir quatre états magnétiques distincts. Parce que le nouvel effet est sensible à la direction de magnétisation des couches individuelles, il peut faire la distinction entre les quatre états.

Les chercheurs ont ensuite démontré quatre niveaux de résistance distincts correspondant aux quatre états magnétiques différents dans leur dispositif à trois couches. Ils ont montré que les quatre niveaux de résistance peuvent être lus par une simple mesure électrique, ouvrant la voie au développement d'un dispositif de mémoire multi-bits par cellule tout électrique.

Les chercheurs s'attendent à ce qu'il soit possible d'étendre ce dispositif de mémoire à des densités de bits plus élevées en ajoutant plus de couches, qui pourrait permettre de manière réaliste huit états de magnétisation différents, chacun avec son propre niveau de résistance unique. À l'avenir, les chercheurs prévoient également de rechercher des matériaux présentant un effet de magnétorésistance Hall de spin unidirectionnel plus important, ce qui améliorerait encore les performances de ces dispositifs de mémoire.

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