Розроблено новий тип магнітної пам’яті, який заснований на ефекті індукованого SOT-перемикання

 Протягом декількох десятиліть вчені намагалися розробити ефективну магнітну пам’ять з довільним доступом (magnetic random access memory, MRAM), в якій інформація зберігається у вигляді напрямку намагніченості частинки магнітного матеріалу. Так як намагніченість матеріалу може бути змінена з дуже великою швидкістю, такий тип пам’яті розглядається в якості заміни напівпровідникової статичної пам’яті (SRAM) і динамічної пам’яті (DRAM). Однак, при створенні комірок MRAM-пам’яті різного типу вчені стикалися з низкою досить складних проблем. Дослідницька група з університету Тохоку (Tohoku University), очолювана професором Хідео Оно (Hideo Ohno) і ад’юнкт-професором Сюнсуке Фукамі (Shunsuke Fukami), розробила структуру комірок нового типу магнітної пам’яті, заснованих на ефекті індукованого спін-орбітального моменту (spin-orbit-torque, SOT), який забезпечує швидке перемикання намагніченості комірки.

Технологія індукованого SOT-перемикання намагніченості є досить новою технологією, яка лише останнім часом була вивчена досить добре. Перемикання намагніченості комірки пам’яті проводиться шляхом впливу електричного струму, який протікає через комірку, на орбіти обертання електронів атомів матеріалу, а саме – перемикання може проводитися дуже швидко, у часовій шкалі, що обчислюється наносекундами.

У своїх дослідженнях група професора Хідео Оно розробила елемент пам’яті, структура якої досить кардинально відрізняється від структур подібних комірок, створених раніше, в яких використовувалися дві незалежних схеми, що переключають напрямок намагніченості на паралельний і перпендикулярний. У новій комірці є не чотири, а три електрода, які з’єднуються зі структурою магнітного тунельного переходу, що складається з різних матеріалів – Ta/CoFeB/MgO.

В ході випробувань створених зразків комірок пам’яті вчені продемонстрували, що розроблена ними технологія здатна забезпечити швидке перемикання напрямку намагніченості. Крім цього, щільність електричного струму, потрібного для перемикання, мала і знаходиться в розумних межах, а різниця в опорі комірок з записаними в них логічними 1 і 0 досить велика для забезпечення надійної роботи. Та все це робить нові комірки магнітної пам’яті вельми перспективними кандидатами на практичне втілення технологій MRAM-пам’яті, яка здатна зберігати інформацію тривалий час при відсутності енергії із зовнішнього джерела.

Як повідомляє ecnmag.com, подальші дослідження процесів, що протікають в комірках магнітної пам’яті нового типу, можуть стати інструментом, який дозволить вченим досконало вивчити всі особливості SOT-перемикання напрямку намагніченості, процесу, у фізиці якого поки ще залишається безліч “білих плям”.