Des chercheurs de l'Université de Tokyo ont créé un composant électronique qui démontre des fonctions et des capacités importantes pour les futures générations de dispositifs de logique informatique et de mémoire. Il est entre un et deux ordres de grandeur plus économe en énergie que les tentatives précédentes pour créer un composant avec le même type de comportement. Cela pourrait avoir des applications dans le domaine émergent de la spintronique.

Spintronics explore la possibilité de hautes performances, composants à faible consommation pour la logique et la mémoire. Il est basé sur l'idée d'encoder des informations dans le spin d'un électron, une propriété liée au moment cinétique, plutôt qu'en utilisant des paquets d'électrons pour représenter des bits.

L'une des clés pour libérer le potentiel de la spintronique réside dans la capacité à magnétiser rapidement et efficacement les matériaux. Le professeur Masaaki Tanaka et ses collègues de l'Université de Tokyo ont fait une percée importante dans ce domaine. L'équipe a créé un composant, un film mince de matériau ferromagnétique, dont l'aimantation peut être complètement inversée avec l'application de très faibles densités de courant. Celles-ci sont entre un et deux ordres de grandeur inférieures aux densités de courant requises par les techniques précédentes, donc cet appareil est beaucoup plus efficace.

"Nous essayons de résoudre le problème de la grande consommation d'énergie requise pour l'inversion de la magnétisation dans les dispositifs de mémoire magnétique, " a déclaré Tanaka. "Notre matériau semi-conducteur ferromagnétique - l'arséniure de manganèse de gallium (GaMnAs) - est idéal pour cette tâche, car il s'agit d'un monocristal de haute qualité. Les films moins ordonnés ont une tendance indésirable à inverser les spins des électrons. Cela s'apparente à la résistance des matériaux électroniques et c'est le genre d'inefficacité que nous essayons de réduire."

Le film GaMnAs que l'équipe a utilisé pour leur expérience est également spécial d'une autre manière. Il est particulièrement fin grâce à un procédé de fabrication connu sous le nom d'épitaxie par jets moléculaires. Avec cette méthode, les dispositifs peuvent être construits plus simplement que d'autres expériences analogues qui essaient d'utiliser plusieurs couches plutôt que des films minces monocouches.

"Nous ne nous attendions pas à ce que l'aimantation puisse être inversée dans ce matériau avec une densité de courant aussi faible; nous avons été très surpris lorsque nous avons découvert ce phénomène, " conclut Tanaka. "Notre étude favorisera la recherche de développement de matériaux pour une inversion de magnétisation plus efficace. Et cela aidera à son tour les chercheurs à réaliser des développements prometteurs en spintronique."

L'étude est rapportée dans Communication Nature .