Une équipe de recherche du National Institute for Materials Science (NIMS) Materials Nanoarchitectonics (MANA) et de l'Université des sciences de Tokyo, Japon, ont développé conjointement un dispositif capable de contrôler le magnétisme à un niveau de courant inférieur à celui des dispositifs conventionnels de spintronique. Le nouveau dispositif a été fabriqué en combinant un électrolyte solide avec un matériau magnétique, et permettre l'insertion/le retrait d'ions dans/du matériau magnétique par application d'une tension.

Une équipe de recherche du Centre International de Nanoarchitectonique des Matériaux (MANA), composé du boursier postdoctoral Takashi Tsuchiya (actuellement à l'Université des sciences de Tokyo), chef de groupe Kazuya Terabe, et le réalisateur Masakazu Aono, développé un dispositif capable de contrôler le magnétisme à un niveau de courant plus faible que les dispositifs conventionnels de spintronique, avec le conférencier Tohru Higuchi à l'Université des sciences de Tokyo. Le nouveau dispositif a été fabriqué en combinant un électrolyte solide avec un matériau magnétique, et permettre l'insertion/le retrait d'ions dans/du matériau magnétique par application d'une tension. Parce que l'appareil a une structure simple et est capable d'une intégration élevée, cela peut conduire au développement de tout nouveaux dispositifs de mémoire haute densité et haute capacité avec une faible consommation d'énergie.

Les dispositifs d'enregistrement (mémoire) haute densité et haute capacité pour le stockage d'une grande quantité de données sont devenus importants en raison de l'explosion de l'information actuelle. Appareils de spintronique, qui utilisent les caractéristiques de la charge et du spin des électrons pour enregistrer des informations, attirent beaucoup d'attention en tant que type de dispositif de mémoire. Cependant, il a été souligné que les éléments de spintronique sont difficiles à utiliser en haute intégration en raison de leurs structures complexes et qu'ils nécessitent un courant d'écriture important.

A l'aide d'un électrolyte solide conducteur d'ions lithium, le groupe de recherche a inséré/retiré des ions lithium dans/du matériau magnétique Fe3O4 pour modifier la densité de porteurs électroniques et la structure électronique du matériau magnétique. En faisant cela, le groupe de recherche a réussi à régler les propriétés magnétiques, notamment la magnétorésistance et la magnétisation. La technique développée dans cette étude, qui profite du mouvement ionique, permet aux dispositifs de spintronique de contrôler le magnétisme à un niveau de courant inférieur à celui des dispositifs conventionnels, leur permet d'avoir une structure simple, et les rend capables d'une intégration élevée. Par ailleurs, l'ensemble du dispositif est constitué de matériaux solides, empêchant les fuites de liquide de se produire. En raison de ces caractéristiques avantageuses, cette technique devrait permettre le développement de dispositifs de mémoire haute densité et haute capacité avec une faible consommation d'énergie, utilisant des procédés conventionnels de semi-conducteurs.

Sur la base de ces résultats, le groupe de recherche fera de nouveaux progrès dans le développement de techniques de microfabrication pour atteindre une intégration élevée, et mener des expériences de démonstration visant à appliquer cette technique à des dispositifs de mémoire haute densité et haute capacité.

Cette étude a été publiée dans la version en ligne de ACS Nano le 6 janvier, 2016 (heure du Japon).