Une équipe de chercheurs internationaux dirigée par des ingénieurs de l'Université nationale de Singapour (NUS) a inventé un nouveau dispositif magnétique pour manipuler les informations numériques 20 fois plus efficacement et avec 10 fois plus de stabilité que les mémoires numériques spintroniques commerciales. Le nouveau dispositif de mémoire spintronique utilise des ferrimagnétiques et a été développé en collaboration avec des chercheurs du Toyota Technological Institute, Nagoya, et l'Université de Corée, Séoul.

Cette percée a le potentiel d'accélérer la croissance commerciale de la mémoire à base de spin. "Notre découverte pourrait fournir une nouvelle plate-forme de dispositifs à l'industrie de la spintronique, qui est actuellement aux prises avec des problèmes d'instabilité et d'évolutivité en raison des éléments magnétiques minces utilisés, " a déclaré le professeur agrégé Yang Hyunsoo du département de génie électrique et informatique de la NUS, qui a mené le projet.

L'invention de cette nouvelle mémoire spintronique a été rapportée pour la première fois dans la revue Matériaux naturels le 3 décembre 2018.

Demande croissante de nouvelles technologies de mémoire

Aujourd'hui, l'information numérique est générée en quantités sans précédent partout dans le monde, et en tant que tel, il existe une demande croissante de produits à bas prix, batterie faible, très stable, et des produits de mémoire et de calcul hautement évolutifs. Une façon d'y parvenir est d'utiliser de nouveaux matériaux spintroniques, où les données numériques sont stockées dans des états magnétiques ascendants ou descendants de minuscules aimants. Cependant, alors que les produits de mémoire spintronique existants basés sur des ferroaimants réussissent à répondre à certaines de ces demandes, ils sont encore très coûteux en raison de problèmes d'évolutivité et de stabilité.

"Les mémoires à base de ferromagnétique ne peuvent pas être développées au-delà de quelques nanomètres d'épaisseur car leur efficacité d'écriture diminue de façon exponentielle avec l'augmentation de l'épaisseur. Cette plage d'épaisseur est insuffisante pour assurer la stabilité des données numériques stockées contre les variations de température normales, " a expliqué le Dr Yu Jiawei, qui s'est impliquée dans ce projet tout en poursuivant ses études doctorales à la NUS.

Une solution ferrimagnétique

Pour relever ces défis, l'équipe a fabriqué un dispositif de mémoire magnétique à l'aide d'une classe intéressante de matériaux magnétiques :les ferri-aimants. Surtout, il a été découvert que les matériaux ferrimagnétiques peuvent être développés 10 fois plus épais sans compromettre l'efficacité globale d'écriture des données.

"Le spin du courant porteur d'électrons, qui représente essentiellement les données que vous voulez écrire, éprouve une résistance minimale dans les ferri-aimants. Imaginez la différence d'efficacité lorsque vous conduisez votre voiture sur une autoroute à huit voies par rapport à une voie urbaine étroite. Alors qu'un ferromagnétique est comme une rue de la ville pour faire tourner un électron, un ferrimagnétique est une autoroute accueillante où sa rotation ou les informations sous-jacentes peuvent survivre sur une très longue distance, " a expliqué M. Rahul Mishra, qui faisait partie de l'équipe de recherche et actuellement doctorant avec le groupe.

A l'aide d'un courant électronique, les chercheurs du NUS ont pu écrire des informations dans un élément mémoire ferrimagnétique qui était 10 fois plus stable et 20 fois plus efficace qu'un ferroaimant.

Pour cette découverte, L'équipe du professeur agrégé Yang a profité de l'arrangement atomique unique dans un ferri-aimant. "Dans les ferrimagnétiques, les aimants atomiques voisins sont opposés les uns aux autres. La perturbation causée par un atome à un spin entrant est compensée par le suivant, et par conséquent, les informations voyagent plus vite et plus loin avec moins d'énergie. Nous espérons que l'industrie de l'informatique et du stockage pourra tirer parti de notre invention pour améliorer les performances et les capacités de rétention des données des mémoires de spin émergentes, ", a déclaré le professeur agrégé Yang.

Prochaines étapes

L'équipe de recherche NUS envisage maintenant d'examiner la vitesse d'écriture et de lecture des données de leur appareil. Ils s'attendent à ce que les propriétés atomiques distinctives de leur appareil se traduisent également par des performances ultrarapides. En outre, ils prévoient également de collaborer avec des partenaires industriels pour accélérer la traduction commerciale de leur découverte.