Poiché le tecnologie di intelligenza artificiale come Chat-GPT vengono utilizzate in vari settori, il ruolo dei dispositivi a semiconduttore ad alte prestazioni per l’elaborazione di grandi quantità di informazioni sta diventando sempre più importante. Tra questi, la memoria spin sta attirando l'attenzione come tecnologia elettronica di prossima generazione perché è adatta all'elaborazione di grandi quantità di informazioni con una potenza inferiore rispetto ai semiconduttori di silicio attualmente prodotti in serie.
Si prevede che l'utilizzo di materiali quantistici scoperti di recente nella memoria di spin migliorerà notevolmente le prestazioni migliorando il rapporto del segnale e riducendo la potenza, ma per raggiungere questo obiettivo è necessario sviluppare tecnologie per controllare le proprietà dei materiali quantistici attraverso metodi elettrici come corrente e tensione. /P>
Il dottor Jun Woo Choi del Centro per la ricerca sugli spintronchi presso l'Istituto coreano di scienza e tecnologia (KIST) e il professor Se-Young Park del Dipartimento di fisica dell'Università di Soongsil hanno annunciato i risultati di uno studio collaborativo che mostra che i livelli ultra-bassi la memoria di potenza può essere fabbricata da materiali quantistici. I risultati sono pubblicati sulla rivista Nature Communications .
Applicando una tensione a un dispositivo spintronico di materiale quantistico costituito da un'eterostruttura materiale bidimensionale, è possibile leggere e scrivere informazioni a una potenza ultrabassa controllando efficacemente le informazioni di spin degli elettroni.
I materiali bidimensionali, che sono materiali quantistici rappresentativi, possono essere facilmente separati in strati planari di singoli atomi, a differenza dei materiali ordinari che hanno una struttura tridimensionale, e quindi mostrano speciali proprietà meccaniche quantistiche.
In questo studio, i ricercatori hanno sviluppato un dispositivo eterostruttura bidimensionale che combina per la prima volta materiali quantistici con due proprietà diverse. Applicando una tensione di soli 5 V a un dispositivo costituito da un materiale ferromagnetico bidimensionale (Fe3-x GeTe2 ) e un materiale ferroelettrico bidimensionale (In2 Vedi3 ) impilati uno sopra l'altro, il campo magnetico necessario per cambiare la direzione di rotazione del ferromagnete, cioè la coercività, può essere ridotto di oltre il 70%.
I ricercatori hanno anche scoperto che i cambiamenti strutturali nel ferroelettrico bidimensionale che si verificano quando viene applicata una tensione portano a cambiamenti nelle proprietà di spin dei ferromagneti bidimensionali vicini.
Il reticolo del ferroelettrico bidimensionale si espande con la tensione, modificando l'anisotropia magnetica del ferromagnete adiacente e riducendo notevolmente la coercività richiesta per riorientare lo spin. Ciò significa che applicando una tensione molto piccola a un dispositivo di eterostruttura di materiale quantistico, è possibile controllare l’informazione di spin degli elettroni anche con un campo magnetico ridotto di circa il 70%, che è una tecnologia chiave per lo sviluppo di tecnologie a bassissima potenza. memoria rotante basata su materiali quantistici.
"Garantendo la tecnologia degli elementi centrali di memoria di prossima generazione a bassissimo consumo utilizzando materiali quantistici, saremo in grado di mantenere il nostro vantaggio tecnologico e la nostra competitività nel settore dei semiconduttori, recentemente in crisi", ha affermato il dott. Jun Woo Choi del KIST.
Ulteriori informazioni: Jaeun Eom et al, Controllo della tensione del magnetismo in Fe3-x GeTe2 /In2 Vedi3 Eterostrutture ferromagnetiche/ferroelettriche di van der Waals, Comunicazioni naturalistiche (2023). DOI:10.1038/s41467-023-41382-8
Informazioni sul giornale: Comunicazioni sulla natura
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