Projektbeschreibung
Topologische Isolatoren für die Raumtemperaturelektronik
Topologische Isolatoren eröffnen eine neue Richtung in der Quantenelektronik, ihre Erforschung war jedoch bisher meist auf kryogene Temperaturen beschränkt – das behindert die Ausschöpfung ihres vollen Potenzials. Vor diesem Hintergrund wird das Team des EU-finanzierten Projekts TopRooT die Möglichkeiten topologischer Isolatoren demonstrieren, indem es die Entwicklung von Raumtemperaturgeräten, die sie enthalten, erleichtert. Ziel des Projekts ist es, einen eindeutigen Weg für die Entwicklung und Gestaltung solcher Geräte zu finden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Integration topologischer Isolatoren in Systeme, die Ferromagnete nutzen. Diese Integration würde entscheidende Anwendungen in der Spintronik und anderen Bereichen ermöglichen. Im Rahmen des Projekts sollen auch umfangreiche Forschungsarbeiten zur Optimierung von Heterostrukturen aus topologischen Isolatoren und Ferromagneten durchgeführt werden. Diese Strukturen spielen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung neuer Technologien wie SOT-MRAM.
Ziel
The proposal TopRooT (“Towards TOPological insulator-based electronic devices for ROOm Temperature operation”) aims at providing a route to novel electronic devices based on topological insulators. Nowadays, most of the research on topological insulators is for cryogenic (quantum)-electronics, but they also show huge potential for room temperature applications. To this end, a crucial technology is the integration of topological insulators (TIs) with topologically-trivial materials, such as ferromagnets (FM), enabling applications in spintronics and beyond. The proposal focuses on the study and optimization of TI/FM heterostructures and their application in spin-orbit torque magnetoresistive random access memories (SOT-MRAM). SOT-MRAM is at the forefront of the emerging technologies that enable a new generation of brain-inspired and energy-efficient computing, extremely relevant to drastically decrease the energy consumption of information and communication technologies, as stated in the European Commission’s strategy on “Shaping Europe’s digital future”.
State-of-the-art implementation of SOT in TI/FM heterostructures is achieved at the microscale, which is not enough to achieve the needed high density of devices. Therefore, the proposal will specifically target the fabrication of nanoscale TI/FM heterostructures and pursue their implementation in full nanoscale magnetic tunnel junction (MTJ) devices for SOT-MRAM, addressing the integration and efficiency challenges that arise. This will be achieved by growing Bi2Se3 (the chosen TI system) by molecular beam epitaxy and by sputtering the FM and MgO layers for the MTJs. Nanoscale fabrication will be achieved by electron beam lithography and auxiliary techniques. The efficiency of the SOT in TI/FM heterostructures will be accurately quantified via Harmonic Hall Voltage measurements at room temperature, while full MTJ devices will be subjected to electrical transport measurements to obtain the relevant device metrics.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
HORIZON-WIDERA-2022-TALENTS-04
Andere Projekte für diesen Aufruf anzeigenFinanzierungsplan
HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European FellowshipsKoordinator
4715-330 Braga
Portugal