En los últimos años han surgido varios tipos de memoria para dispositivos informáticos, con el objetivo de superar las limitaciones impuestas por la memoria de acceso aleatorio (RAM) tradicional. La RAM magnetorresistiva (MRAM) es un tipo de memoria que ofrece varias ventajas sobre la RAM tradicional, incluida su no volatilidad, alta velocidad, mayor capacidad de almacenamiento y mayor resistencia. Aunque se han realizado mejoras significativas en los dispositivos MRAM, reducir el consumo de energía durante la escritura de datos sigue siendo un desafío importante.
Un estudio publicado recientemente Ciencia avanzada Investigadores de la Universidad de Osaka han propuesto una nueva tecnología para dispositivos MRAM con escritura de datos de baja energía. La tecnología propuesta permite un esquema de escritura basado en campos eléctricos con menor consumo de energía que los enfoques actuales existentes, proporcionando potencialmente una alternativa a la RAM tradicional.
Los dispositivos tradicionales de RAM dinámica (DRAM) tienen unidades de almacenamiento básicas que constan de transistores y condensadores. Sin embargo, los datos almacenados no son volátiles, lo que significa que se requiere un aporte de energía para mantenerlos. Por el contrario, MRAM utiliza estados magnéticos, como la orientación de magnetización, para escribir y almacenar datos, lo que permite el almacenamiento de datos no volátiles.
“Dado que los dispositivos MRAM dependen de un estado magnético no fluctuante en lugar de un estado de carga fluctuante en los condensadores, son una alternativa prometedora a la DRAM en términos de su bajo consumo de energía en modo de espera”, explica Takamasa Asami, autor principal del estudio. .
Los dispositivos MRAM actuales generalmente requieren una corriente eléctrica para cambiar el vector de magnetización de una unión de túnel magnético, lo cual es similar a cambiar el estado de carga de un capacitor en un dispositivo DRAM. Sin embargo, se requiere una gran corriente eléctrica para cambiar el vector de magnetización durante el proceso de escritura. Esto da como resultado un calentamiento Joule inevitable, lo que conduce a una disipación de energía.
Para solucionar este problema, los investigadores han desarrollado un nuevo componente para controlar el campo eléctrico de los dispositivos MRAM. La tecnología clave es una heteroestructura multiferroica con vectores de magnetización que pueden modularse mediante un campo eléctrico. La respuesta de una heteroestructura a un campo eléctrico se caracteriza principalmente en términos del coeficiente de acoplamiento magnetoeléctrico inverso (CME). Los valores más grandes indican una respuesta magnética más fuerte.
Los investigadores informaron previamente sobre heteroestructuras multiferroicas con grandes coeficientes de acoplamiento de CME superiores a 10.-5 s/m Sin embargo, las fluctuaciones estructurales en los segmentos de la capa ferromagnética (Co2FeSi) dificultó la consecución de la anisotropía magnética deseada, lo que dificultó el funcionamiento fiable del campo eléctrico. Para mejorar la estabilidad de esta configuración, los investigadores desarrollaron una nueva tecnología para insertar una capa ultrafina de vanadio entre las capas ferromagnética y piezoeléctrica. Se logró una interfaz clara añadiendo una capa de vanadio, lo que dio como resultado un control fiable de la anisotropía magnética en la empresa.2Capa de FeSi. Además, el efecto CME alcanzó valores mayores que los obtenidos con dispositivos similares que no incluían capa de vanadio.
Los investigadores también demostraron que se pueden realizar de manera confiable dos estados magnéticos diferentes con un campo eléctrico cero cambiando el proceso de barrido del campo eléctrico. Esto significa que se puede lograr intencionalmente un estado binario inestable con un campo eléctrico cero.
“A través del control preciso de las heteroestructuras multiferroicas, se cumplen dos requisitos clave para implementar dispositivos prácticos magnetoeléctricos (ME)-MRAM, a saber, un estado binario no fluctuante con campo eléctrico cero y un gran efecto CME”, dice Kohei Himaya, autor principal. . .
Esta investigación en dispositivos espintrónicos se puede aplicar en última instancia a dispositivos MRAM prácticos, ayudando a los fabricantes a desarrollar ME-MRAM, un dispositivo de bajo consumo para una amplia gama de aplicaciones que requieren memoria persistente y segura.
