Развитие магнитнорезистивной оперативной памяти (MRAM) во многом сдерживается необходимостью внедрению новых технологических процессов, на которые производители пока не могут решиться. Переубедить их в этом может лишь создание сравнительно доступных технологий получения MRAM.

За последние десять лет емкость коммерческих жестких дисков выросла более, чем в 10 раз, однако достижение технологического предела уже не за горами. Дело в том, что в «винчестерах» для записи используется тонкий слой ферромагнитного материала (в основном оксиды переходных металлов), в котором, при прохождении считывающей головки, происходит изменение доменной структуры в зависимости от подаваемого на считывающую головку напряжения.

В настоящий момент предельный размер магнитных доменов составляет несколько десятков нанометров, и для преодоления этого предела требуются новые технологические решения.

Рис. 1. а) cхематическое изображение полученного домена. Черной и белой стрелками изображено два равновесных положения намагниченности. b) СЭМ-микрофотография домена, «встроенного» в электрическую цепь для измерения холловского напряжения и результаты этих измерений (с,d и e).

Одно из последних предложений в этой области, высказанное коллективом испанских и французских ученых, основано на так называемом эффекте Рашба. Дело в том, что на поток электронов в тонком слое проводника (кобальт) с ассиметричными границами (AlOx и платина) действует магнитное поле (магнитное поле Рашба). В свою очередь, варьируя знак и величину прикладываемого внешнего напряжения, можно изменять направление и величину намагниченности доменов в тонком слое кобальта.

В своей статье исследователям удалось достигнуть предельного размера доменов в 200 Х 200 нм², используя для намагничивания импульсы продолжительностью менее 10 нс, а использование тонкого слоя активного материала (толщиной менее 1 нм) позволило использовать для управления импульсы с амплитудой менее 1 мА, что позволяет снизить энергопотребление по сравнению с существующими коммерческими образцами.

Рис. 2. а) СЭМ-микрофотография «домена» с добавлением двух Co-Fe магнитов, расположенных вдоль питающих проводов. b) Кривые намагниченности в отсутствие магнитов (два верхних графика) и в их присутствии (два нижних графика). Черные точки соответствуют прямому включению, красные – обратному. Наличие внешних магнитов приводит к смещению графика намагниченности. с) Изменение намагниченности «домена» в течение времени при положительной (зеленый) и отрицательной (оранжевый) намагниченности внешних магнитов.

Предложенный авторами метод обладает целым рядом преимуществ:

• Во-первых, процесс получения подобных жестких дисков с технологической точки зрения не представляет особой сложности.
• Во-вторых, может быть достигнут существенно меньший размер магнитных доменов, что позволит избежать стагнации на рынке носителей информации. И наконец,

в-третьих, предложенная технология может применяться для производства энергонезависимой магниторезиситивной оперативной памяти (MRAM), которая пока остается в тени дешевых флэш-носителей информации.

Результаты исследований опубликованы в статье:

Ioan Mihai Miron, Kevin Garello, Gilles Gaudin, Pierre-Jean Zermatten, Marius V. Costache, Stéphane Auffret, Sébastien Bandiera, Bernard Rodmacq, Alain Schuhl & Pietro Gambardella Perpendicular switching of a single ferromagnetic layer induced by in-plane current injection. – Nature. – 476. – P. 189–193 (11 August 2011); doi:10.1038/nature10309.