Descrizione del progetto
Isolanti topologici per l’elettronica a temperatura ambiente
Sebbene gli isolanti topologici consentano all’elettronica quantistica di orientarsi verso una nuova direzione, la loro ricerca si è sinora per lo più limitata alle temperature criogeniche, il che ostacola la possibilità di sfruttarne a pieno il potenziale. In quest’ottica, il progetto TopRooT, finanziato dall’UE, dimostrerà le potenzialità di questi isolanti facilitando lo sviluppo di dispositivi a temperatura ambiente all’interno dei quali vengono integrati. L’obiettivo del progetto è stabilire un percorso chiaro per la creazione e la progettazione di tali dispositivi. TopRooT si concentrerà sull’integrazione degli isolanti topologici nei sistemi che utilizzano i ferromagneti, una soluzione in grado potenzialmente di sbloccare applicazioni critiche nella spintronica e in altri campi. Il progetto mira inoltre a condurre un’approfondita ricerca sull’ottimizzazione delle eterostrutture composte da isolanti topologici e ferromagneti, giunzioni che rivestono un ruolo fondamentale nel rendere possibili nuove tecnologie di prossima generazione, come SOT-MRAM( Spin Orbit Torque Magnetic Random-Access Memory).
Obiettivo
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.
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European FellowshipsCoordinatore
4715-330 Braga
Portogallo