Projektbeschreibung
Innovative magnetische 3D-Geräte könnten die Elektronik verändern
Die Spin-Orbitronik ist ein aufstrebendes Teilgebiet der Spintronik, in dem die Spin-Orbit-Kopplungseffekte in Materialien zur Steuerung des Elektronenspinflusses genutzt werden. Jüngste Studien haben gezeigt, dass das Zusammenspiel verschiedener Spin-Orbit-Kopplungseffekte eine hocheffiziente stromgetriebene Bewegung von Domänenwänden in magnetischen Nanostrukturen ermöglicht. Das vom Europäischen Forschungsrat finanzierte Projekt SORBET konzentriert sich auf die Spin-Orbitronik und wird zwei bahnbrechende Gerätekonzepte zu Domänenwänden untersuchen: ein Zwei-Terminal-Einzeldomänen-Wandgerät und einen 3D-Rennstreckenspeicher. Mit den vorgeschlagenen 3D-Geräten könnten die Skalierungsbeschränkungen der bestehenden 2D-Elektronik überwunden werden. Ein Hauptziel ist es, das Spin-Orbit-Drehmoment zu verstehen, das die Domänenwandbewegung in Nanodrähten antreibt. Dadurch könnten komplexere 3D-Spin-Texturen erarbeitet werden, die niedrigere Schwellenströme für die Bewegung haben und topologische Transportphänomene aufweisen.
Ziel
Spintronics is a vibrant field of research that involves the intimate interaction of magnetic structure on the atomic scale with spin currents and spin-polarized charge currents. SORBET is focussed on an emerging sub-field of spintronics, namely that of spin orbitronics. Recent discoveries in this field concern the interplay of several distinct spin orbit coupling derived phenomena that, together, allow for the highly efficient current
induced motion of domain walls (DWs) in magnetic nanowires. It is proposed to explore two classes of domain-wall device concepts: a novel two terminal single-domain wall device composed of a spin-valve based structure that is deposited on a vertical wall or other 3D structure; and a 3D racetrack memory that involves multiple domain walls. The main objectives of the project involve the exploration of atomically engineered thin film magnetic nano-structures that could enable these revolutionary devices, and to unravel and exploit the new physics of this emerging field of research. To achieve these objectives fundamental breakthroughs are needed both in the thin film materials themselves and in the physics that determines the material properties and controls the motion of the DWs. These devices are innately three-dimensional and thus can overcome challenges that limit the scaling of existing two-dimensional electronic technologies.
Novel methods to fabricate these devices will be explored, especially, the use of atomic layer deposition and 3D printing techniques. An important objective will be to understand the origin of the spin orbit torques that
drive domain walls in nanowires and the detailed relationship of these torques to the DW structure; it is anticipated that this will enable even more complex 3D spin textures to be realized that have, for example, much lower threshold currents for motion than is currently possible, and that exhibit topological transport phenomena that could even be used to generate or detect domain walls.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-ADG - Advanced GrantGastgebende Einrichtung
80539 Munchen
Deutschland