p Esquemas de estruturas para três tipos de esquemas de magnetização induzida por torque spin-órbita. (a) A primeira estrutura anterior onde a magnetização é perpendicular ao plano do filme. (b) A segunda estrutura anterior onde a magnetização é no plano e ortogonal à corrente do canal. (c) A nova estrutura onde a magnetização é no plano e colinear com a corrente. Crédito:Shunsuke Fukami
p O grupo de pesquisa do professor Hideo Ohno e do professor associado Shunsuke Fukami, da Tohoku University, desenvolveu um dispositivo de memória magnética de nova estrutura que utiliza comutação de magnetização induzida por torque de rotação e órbita. p Por essas duas décadas, muito esforço tem sido dedicado ao desenvolvimento de memórias magnéticas de acesso aleatório (MRAMs), que armazenam informações como a direção de magnetização de um ímã. Uma vez que a magnetização pode, seja em geral, ser revertido em alta velocidade ilimitadamente, as MRAMs são consideradas uma substituição promissora para memórias de trabalho baseadas em semicondutores usadas atualmente, como memórias estáticas de acesso aleatório (SRAMs) e memórias dinâmicas de acesso aleatório (DRAMs), que agora enfrentam vários problemas sérios.
p A questão central do desenvolvimento do MRAM é como alcançar a reversão da magnetização de forma eficiente.
p Recentemente, A comutação de magnetização induzida por spin-órbita-torque (SOT) - onde torques produzidos por uma corrente no plano através das interações spin-órbita são utilizados - foi demonstrada e intensamente estudada. Em princípio, a comutação induzida por SOT permite uma reversão de magnetização ultrarrápida em uma escala de tempo de nanossegundos.
p O grupo de pesquisa da Universidade de Tohoku mostrou um novo esquema de comutação de magnetização induzida por SOT. Considerando que houve dois tipos de esquemas de comutação onde a magnetização é direcionada ortogonalmente à corrente de escrita aplicada, a presente estrutura tem a magnetização direcionando colinear com a corrente. O grupo fabricou dispositivos de três terminais com a nova estrutura, onde uma junção de túnel magnético à base de Ta / CoFeB / MgO é usada, e demonstrou com sucesso a operação de comutação.
p Resultado experimental da resistência versus densidade de corrente aplicada sob o campo perpendicular de -15 mT (a), e +15 mT (b). O fato de a direção de comutação depender do sinal do campo perpendicular indica que o torque spin-órbita conduz a reversão da magnetização. Crédito:Shunsuke Fukami
p A densidade de corrente necessária para induzir a comutação de magnetização era razoavelmente pequena e a diferença de resistência entre os estados "0" e "1" era razoavelmente grande, indicando que a nova estrutura é uma candidata promissora para os aplicativos MRAM.
p Além disso, o grupo mostrou que a nova estrutura tem o potencial de servir como uma ferramenta útil para se aprofundar na física da comutação induzida por SOT, em que uma série de questões não reveladas permanecem.
p O dispositivo de memória magnética pode armazenar as informações sem fonte de alimentação, permitindo uma redução drástica do consumo de energia dos circuitos integrados. Em particular, esse benefício se torna significativo para aplicativos que têm tempos de espera relativamente longos, como nós sensores que provavelmente desempenharão papéis importantes nas futuras sociedades de IoT (Internet das Coisas).
p A respeito disso, espera-se que o presente trabalho abra caminho para a realização de circuitos integrados de potência ultrabaixa e de alto desempenho e sociedades IoT.
