Les mémoires non volatiles, capables de conserver des informations même lorsque l'alimentation est coupée, sont largement utilisées dans les ordinateurs, les tablettes, les clés USB et de nombreux autres appareils électroniques. Parmi les différentes technologies existantes, les mémoires magnétorésistives à accès aléatoire (MRAM), actuellement utilisées uniquement dans des applications spécifiques, devraient se développer considérablement sur le marché dans la décennie à venir.

Les plus récentes MRAM basées sur des mécanismes spintroniques, c'est-à-dire des phénomènes liés au spin, qui est une propriété intrinsèque des électrons et d'autres particules, peuvent offrir des opérations plus rapides, une consommation d'énergie réduite et un temps de rétention long, avec des applications potentielles dans les dispositifs portables, l'industrie automobile, et l'Internet des objets, entre autres.

Dans ce contexte, le graphène et d'autres matériaux 2D, qui sont aussi minces qu'une ou très peu de couches atomiques, peuvent jouer un rôle perturbateur. En fait, leurs caractéristiques particulières et remarquables peuvent fournir des solutions aux défis technologiques actuels et aux limitations de performances qui empêchent un déploiement efficace des MRAM; par conséquent, ils peuvent avoir un fort impact sur la conception des dispositifs spintroniques de nouvelle génération.

L'amélioration attendue et les nouvelles opportunités qui peuvent découler de l'introduction de matériaux 2D dans les technologies de mémoire à base de spin sont présentées dans un article de perspective, publié la semaine dernière dans Nature . Ce travail, mené par l'Institut catalan de nanosciences et de nanotechnologies (ICN2) sur le campus de l'Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) et l'Université nationale de Singapour, donne un aperçu de l'état de l'art du domaine et des défis actuels rencontrées dans le développement des mémoires non volatiles en général, et plus particulièrement de celles utilisant des mécanismes spintroniques tels que le couple de transfert de spin (STT) et le couple spin-orbite (SOT). Les auteurs discutent des avantages qu'introduit la co-intégration des matériaux 2D dans ces technologies, donnant un panorama des améliorations déjà réalisées ainsi qu'une perspective des nombreuses avancées que des recherches futures peuvent produire. Une chronologie possible des progrès au cours de la prochaine décennie est également tracée.

"Comme discuté en détail dans l'article", commente le professeur de l'ICREA Stephan Roche, chef de groupe à l'ICN2 et responsable du groupe de travail phare sur le graphène dédié à la spintronique, "les propriétés fondamentales des matériaux 2D telles que les interfaces atomiquement lisses, le mélange réduit des matériaux, le cristal Les symétries et les effets de proximité sont les moteurs d'éventuelles améliorations perturbatrices pour les MRAM à base de spin. Celles-ci émergent comme des technologies clés habilitantes à faible consommation d'énergie et devraient se répandre sur de vastes marchés, des mémoires embarquées à l'Internet des objets."

This research was coordinated by ICN2 group leaders and ICREA professors Prof. Stephan Roche and Prof. Sergio O. Valenzuela, and by Prof. Hyunsoo Yang from the National University of Singapore. It was carried out by a collaboration of various members of the Graphene Flagship project consortium, including various institutes of the Centre national de la recherche scientifique (CNRS, France), Imec (Belgium), Thales Research and Technology (France), and the French Atomic Energy Commission (CEA), as well as key industries such as Samsung Electronics (South Korea) and Global Foundries (Singapore), which bring the vision of future market integration.

"It is impressive to observe the scientific results achieved by the spintronics work package and the technology activities carried out in the Imec environment, together with SMEs (Singulus Technologies, GRAPHENEA), which pave the way towards future impact on market applications," states Prof. Jari Kinaret, Director of the Graphene Flagship. "There are still challenges to be overcome to fully deploy the potential of 2D materials in real-life applications, but the expected industrial and economic benefits are very high."

"Funding efforts made by the European Commission to support the Graphene Flagship activities could position Europe at the lead of innovation spintronic technologies in a decade timescale," adds Prof. Andrea Ferrari, Science and Technology Officer of the Graphene Flagship. + Explorer plus loin

Exploring new spintronics device functionalities in graphene heterostructures