Al igual que el batir de las alas de una mariposa, a veces cambios pequeños y diminutos pueden conducir a resultados y cambios grandes e inesperados en nuestras vidas. Recientemente, un equipo de investigación de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH) realizó cambios muy pequeños para desarrollar un material llamado «par de órbita de giro (SOT), un tema candente en la memoria DRAM de próxima generación».
Este grupo de investigación, dirigido por el profesor Daesu Lee y Yongjoo Jo, candidato a doctorado del Departamento de Física, y el profesor Si-Young Choi del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de POSTECH, logró una conmutación de magnetización libre de campo altamente eficiente de SOT utilizando un átomo. -control del nivel de óxido compuesto. Sus hallazgos fueron publicados recientemente. nano letrasRevista Internacional de Nanociencia y Nanotecnología.
La SOT resulta de la interacción entre el espín (una propiedad magnética) y el movimiento (una propiedad eléctrica) de los electrones. Este fenómeno controla el estado magnético mediante el movimiento de giro cuando fluye la corriente. El uso de información magnética en lugar de información eléctrica reduce el consumo de energía de la memoria, lo que la hace beneficiosa para la memoria no volátil que retiene información incluso cuando está apagada. Los investigadores han estado explorando activamente una variedad de materiales, incluidos semiconductores y metales, para estas aplicaciones. De particular interés es el descubrimiento de materiales que poseen tanto magnetismo como el «efecto spin-Hall». Se ha prestado mucha atención al estudio de la conmutación de magnetización eficiente utilizando SOT. Sin embargo, persiste un desafío: las corrientes de espín opuestas que ocurren en la misma capa tienden a anularse entre sí.
En este estudio, los profesores de POSTECH Daesu Lee y Si-Young Choi abordaron el problema modificando sistemáticamente la estructura aparentemente insignificante del material. Rutenato de estroncio (SrRuO3), un óxido complejo conocido tanto por su magnetismo como por sus efectos de espín-Hall, se ha utilizado ampliamente en la investigación de TOS. El equipo sintetizó SrRuO3 con efectos asimétricos de spin-Hall en las capas de la superficie superior e inferior mediante el ajuste fino de la estructura de red atómica de estas capas. Al crear un desequilibrio en el efecto Spin-Hall con una estructura de superficie asimétrica estratégicamente diseñada, pudieron controlar la magnetización en una dirección específica.
Basándose en este enfoque, el equipo logró una conmutación de magnetización eficiente sin necesidad de un campo magnético. Incorporación de SOT en un dispositivo basado en SrRuO3, podrían reorientar el dominio magnético utilizando solo una corriente eléctrica para escribir y leer datos. El dispositivo de memoria resultante mostró la mayor eficiencia (de 2 a 130 veces mayor) y el menor consumo de energía (de 2 a 30 veces menor) en comparación con cualquier sistema sin campo de una sola capa conocido hasta la fecha. Esta conmutación de magnetización se llevó a cabo en ausencia de un campo magnético manteniendo las propiedades normales del SrRuO.3 utilizado en estudios anteriores.
El profesor Daesu Lee de POSTECH expresó sus esperanzas diciendo: «SrRuO asimétrico3 sintetizado por el equipo es una plataforma esencial para estudiar la interacción entre el ferromagnetismo y el efecto Spin-Hall». Y añadió: «Esperamos seguir investigando para descubrir nuevos mecanismos SOT y desarrollar SOT monofásicos, a temperatura ambiente y altamente eficientes. . materiales.»
La investigación fue apoyada por el Programa de Incubación de Tecnología Futura de Samsung y el Programa de Investigación a Mitad de Carrera de la Fundación Nacional de Investigación de Corea.
