Een onderzoeksteam van het National Institute for Materials Science (NIMS) Materials Nanoarchitectonics (MANA) en de Tokyo University of Science, Japan, hebben gezamenlijk een apparaat ontwikkeld dat in staat is om magnetisme op een lager stroomniveau te regelen dan conventionele spintronica-apparaten. Het nieuwe apparaat werd vervaardigd door een vast elektrolyt te combineren met een magnetisch materiaal, en het inbrengen/verwijderen van ionen in/uit het magnetische materiaal mogelijk maken door het aanleggen van spanning.

Een onderzoeksteam van het International centre for Materials Nanoarchitectonics (MANA), bestaande uit postdoctoraal fellow Takashi Tsuchiya (momenteel aan de Tokyo University of Science), groepsleider Kazuya Terabe, en directeur Masakazu Aono, een apparaat ontwikkeld dat in staat is om magnetisme op een lager stroomniveau te regelen dan conventionele spintronica-apparaten, met docent Tohru Higuchi aan de Tokyo University of Science. Het nieuwe apparaat werd vervaardigd door een vast elektrolyt te combineren met een magnetisch materiaal, en het inbrengen/verwijderen van ionen in/uit het magnetische materiaal mogelijk maken door het aanleggen van spanning. Omdat het apparaat een eenvoudige structuur heeft en in staat is tot hoge integratie, het kan leiden tot de ontwikkeling van totaal nieuwe geheugenapparaten met hoge dichtheid en hoge capaciteit met een laag stroomverbruik.

High-density opnameapparatuur (geheugen) met hoge capaciteit voor de opslag van een enorme hoeveelheid gegevens is belangrijk geworden door de informatie-explosie van vandaag. Spintronica-apparaten, die kenmerken van zowel de lading als de spin van elektronen gebruiken om informatie vast te leggen, trekken veel aandacht als een soort geheugenapparaat. Echter, er is op gewezen dat de spintronica-elementen moeilijk te gebruiken zijn bij hoge integratie vanwege hun complexe structuren en dat ze een hoge schrijfstroom vereisen.

Met behulp van een lithium-ion geleidend vast elektrolyt, de onderzoeksgroep heeft lithiumionen in/uit het Fe3O4-magnetische materiaal ingebracht/verwijderd om de elektronische dragerdichtheid en elektronische structuur van het magnetische materiaal te veranderen. Door het zo te doen, de onderzoeksgroep heeft met succes magnetische eigenschappen afgestemd, waaronder magnetoweerstand en magnetisatie. De techniek die in dit onderzoek is ontwikkeld, die gebruik maakt van ionische beweging, stelt spintronica-apparaten in staat om magnetisme op een lager stroomniveau te regelen dan conventionele apparaten, stelt hen in staat om een ​​eenvoudige structuur te hebben, en maakt ze in staat tot hoge integratie. Verder, het geheel van het apparaat is gemaakt van solide materialen, het voorkomen van vloeistoflekkage. Door deze voordelige eigenschappen, deze techniek zal naar verwachting de ontwikkeling van high-density high-capacity geheugenapparaten met een laag stroomverbruik mogelijk maken, met behulp van conventionele halfgeleiderprocessen.

Op basis van deze resultaten, de onderzoeksgroep zal verdere vooruitgang boeken bij de ontwikkeling van microfabricagetechnieken om een ​​hoge integratie te bereiken, en demonstratie-experimenten uitvoeren om deze techniek toe te passen op geheugenapparaten met hoge dichtheid en hoge capaciteit.

Deze studie is gepubliceerd in de online versie van: ACS Nano op 6 januari, 2016 (Japanse tijd).