Les skyrmions magnétiques offrent la promesse de technologies de mémoire et de calcul de nouvelle génération, tels que les dispositifs de mémoire cache et le cloud computing. Aujourd'hui, les chercheurs d'A*STAR ont développé une technique innovante pour fabriquer des skyrmions accordables qui pourraient aider à libérer leur potentiel.

Découverte récemment, Les skyrmions sont de minuscules structures formées dans des matériaux magnétiques et se comportant comme des particules magnétiques à l'échelle nanométrique. Cela signifie qu'ils peuvent s'auto-organiser en tableaux ou en treillis ordonnés, et peut être créé, déplacé, et effacé à l'aide de courants électriques. Pour devenir une technologie viable, cependant, nécessite la capacité de moduler ces propriétés et de réaliser leur détection électrique dans des conditions ambiantes.

Cela a conduit Anjan Soumyanarayanan et ses collègues de l'A*STAR Data Storage Institute et de l'Institute of High Performance Computing, en collaboration avec l'Université technologique de Nanyang, Singapour et Lawrence Berkeley National Laboratory aux États-Unis, développer une technique innovante de fabrication de films ultrafins pour héberger des skyrmions accordables.

"Notre objectif initial était de comprendre la formation des skyrmions, établir leur détection électrique, et contrôler leurs propriétés physiques, " explique Soumyanarayanan. "Nous examinons maintenant les skyrmions dans les dispositifs nanométriques pour leur potentiel en tant que bits dans les applications de mémoire."

En utilisant une technique appelée pulvérisation cathodique magnétron - un processus dans lequel les atomes sont éjectés d'un matériau source puis déposés sur un substrat - les chercheurs ont fabriqué un film ultramince avec des couches séquentielles d'iridium, fer à repasser, cobalt, et du platine sur un substrat de silicium.

Exploiter les signes larges et opposés de l'interaction magnétique chirale entre les interfaces iridium-fer et cobalt-platine, appelée interaction Dzyaloshinskii-Moriya, a permis à l'équipe d'établir une plate-forme pour les skyrmions de taille nanométrique. Et en variant l'épaisseur des couches, l'équipe a pu moduler les propriétés physiques, comme la taille, densité, et la stabilité des skyrmions.

"La plateforme nous permet de contrôler directement les interactions magnétiques qui régissent les propriétés du skyrmion en faisant simplement varier l'épaisseur des couches constitutives, et fournit des configurations skyrmion adaptées aux exigences spécifiques d'une gamme d'applications différentes, " dit Soumyanarayanan.

Le travail a démontré, pour la première fois, la détection électrique des skyrmions ambiants, et pourrait conduire à des technologies de mémoire et de calcul stables et hautement évolutives basées sur skyrmion, a expliqué Soumyanarayanan. Ceux-ci pourraient ensuite être facilement intégrés dans des puces électroniques en utilisant des procédés de fabrication existants couramment utilisés dans l'industrie électronique.

"Nos prochaines étapes seront de stabiliser les skyrmions dans des nanostructures à champ magnétique nul, et de démontrer leur lecture et écriture électriques dans des appareils électroniques, " dit Soumyanarayanan.