La technique de pulvérisation cathodique a été largement utilisée pour le dépôt de couches minces. Sous les canons crachotants, une plaquette de huit pouces avec un dispositif à motifs fabriqué par dépôt, photolithographie, gravure, etc. est affiché. Crédit :NTHU MSE, Taïwan
La mémoire vive magnétorésistive (MRAM) est le meilleur candidat pour la technologie numérique de nouvelle génération. Cependant, manipuler la MRAM de manière efficace et efficiente est un défi. Une équipe de recherche interdisciplinaire basée à l'Université nationale Tsing Hua (NTHU) à Taïwan, dirigé par le professeur Chih-Huang Lai, Département de science et génie des matériaux, et le professeur Hsiu-Hau Lin, Département de physique a maintenant réalisé une percée. En ajoutant une couche de platine de quelques nanomètres d'épaisseur seulement, leur appareil génère un courant de spin pour commuter les moments magnétiques épinglés à volonté, une tâche qui n'a jamais été accomplie auparavant. Pour une lecture et une écriture plus rapides, consommation d'énergie réduite et conservation des données en cas de coupure de courant, La MRAM est particulièrement prometteuse.
Maintenant, le traitement de l'information dans les appareils numériques est principalement effectué à l'aide de mémoire vive dynamique (DRAM), mais il consomme une puissance importante et fait face à de sérieux obstacles lorsqu'il est réduit en taille. La DRAM utilise la charge des électrons. "Mais les électrons ont à la fois une charge et un spin, " Lai a dit. " Pourquoi ne peut-on pas travailler avec le spin des électrons pour manipuler la MRAM ? " Pour mettre l'idée en pratique, Lai et Lin ont formé une équipe de recherche interdisciplinaire avec les doctorants Bohong Lin et Boyuan Yang.
Lin a expliqué que la structure de la MRAM est comme un sandwich. La couche supérieure se compose d'un aimant à retournement libre, utilisé pour le calcul des données, tandis que la couche inférieure est constituée d'un aimant fixe, responsable du stockage des données. Ces deux couches sont séparées par une couche d'oxyde.
Le défi consiste à commuter ces couches par des moyens électriques. Après une longue série d'expériences, ils ont réussi avec une couche nanométrique de platine. En raison des interactions spin-orbite, le courant électrique entraîne d'abord le mouvement collectif des spins des électrons. Le courant de spin commute alors le moment magnétique épinglé de manière efficace et précise.
Un courant de spin (le chemin jaune de type électrique) traverse le ferromagnétique (FM, région bleue)/antiferromagnétique (AFM, région rouge) structure bicouche (les flèches indiquent la direction du moment magnétique). Le moment ferromagnétique et le moment antiferromagnétique (le biais d'échange) peuvent tous deux être commutés (partie médiane :commutation; partie supérieure :déjà commutée; partie inférieure :à commuter). Crédit :NTHU MSE, Taïwan
Dans les années récentes, Le NTHU encourage la coopération interdisciplinaire, comme les recherches MRAM menées par l'expert en matériaux Lai et le physicien Lin.
Les grandes entreprises internationales poursuivent la technologie MRAM, dont TSMC, Intel, et Samsung. Il est probable que la production de masse de MRAM haute densité débutera cette année, un développement où l'équipe de recherche dirigée par Lai et Lin a joué un rôle clé.
L'équipe de recherche étend actuellement sa découverte révolutionnaire à d'autres structures, et leurs découvertes devraient avoir des impacts majeurs sur le développement de la technologie de la mémoire. De l'avis de Lai, le développement de la technologie MRAM va avoir une influence décisive sur la croissance et l'évolution futures de l'industrie mondiale des semi-conducteurs.
