Dai materiali ai dispositivi
L’integrazione di materiali magnetici e non magnetici in dispositivi nanoelettronici consente di utilizzare gli spin degli elettroni, così come la loro carica, per il trasporto e la memorizzazione delle informazioni. Questo nuovo paradigma nei dispositivi di memoria è stato denominato spintronica. Per questa tecnologia di memoria di nuova generazione, gli scienziati finanziati dall’UE stanno esplorando nuovi materiali e le interconnessioni associate. L’elemento di interconnessione su cui si è concentrata la prima parte del progetto HIGHSPIN (“Tunable, highly spin-polarised materials for spintronics and non-volatile memories”) è quello che gli scienziati chiamano valvola di spin non locale (NLSV). Nel NLSV, corrente fluisce dall’alimentatore a terra attraverso i materiali ferromagnetici e non magnetici sottostanti. La corrente diventa spin-polarizzata con il momento magnetico della maggior parte degli elettroni allineata con la magnetizzazione del materiale ferromagnetico. Gli scienziati HIGHSPIN hanno fabbricato NLSV utilizzando numerosi materiali di canale per affrontare il calo esponenziale delle correnti di spin. I metalli avevano un vantaggio per la loro elevata conducibilità che aiuta a ridurre la mancata corrispondenza di conduttività prevalente nei dispositivi di spin. Successivamente, l’attenzione di HIGHSPIN si è rivolta verso un particolare aspetto di pareti dei domini nei nanofili ferromagnetici, confini che separano le zone di un materiale magnetizzato che possiede diversi allineamenti magnetici. Le pareti dei domini magnetici non possono essere spostati dai campi magnetici, ma anche da correnti spin-polarizzate, offrendo una valida alternativa nella progettazione di memorie non volatili magnetiche. Gli scienziati hanno dimostrato che i nanofili magnetici 3D altamente puri possono essere fabbricati mediante la deposizione elettronica focalizzata indotta da fascio. I nanofili possono essere coltivati con elevato rapporto di aspetto (fino a 100) e geometrie complesse, come richiesto nei futuri dispositivi di memoria spintronica. Infine, il loro comportamento di commutazione magnetica può essere sondato direttamente dall’effetto Kerr magneto-ottico. La manipolazione di tali pareti dei domini magnetici apre la strada a una tecnologia alternativa che affronta le carenze dei dischi rigidi magnetici e delle soluzioni allo stato solido esistenti. Il progetto HIGHSPIN ha già compiuto un passo significativo in questa direzione con la dimostrazione dell’inversione della magnetizzazione nei nanofili a causa della formazione o della propagazione pareti del dominio.
