Brug van één nanometer dik geeft de transistor magneetgeheugen
Directe koppeling geheugen aan rekenkracht
Een laagje van slechts een nanometer dik, gemaakt van gadolinium, is
in staat de magnetische wereld te koppelen aan de elektronische.
Hierdoor zal het mogelijk worden de basiselementen voor een
computerchip, transistors, uit te rusten met een magnetische
geheugenlaag. Geheugen dat direct gekoppeld wordt aan rekenkracht, is
een interessante optie omdat dit energiezuinig en efficiënt is, en
nieuwe functionaliteit geeft. In Nature Materials van oktober
publiceert promovendus Byoung-Chul Min samen met collega's onder
leiding van dr. Ron Jansen van het MESA+ Institute for Nanotechnology
van de UT deze manier om een brug te slaan tussen vanouds gescheiden
werelden.
Magnetische geheugens, zoals de harde schijf, berusten op een geheel
andere technologie dan elektronische schakelingen. Tot nu toe lukte
het niemand om een magnetische laag succesvol te combineren met
elektronica. Toch is dat interessant, want een magnetisch geheugen
heeft geen extra energietoevoer nodig om zijn inhoud vast te houden;
eenmaal in een toestand gebracht, blijft het zo staan. Zou een
magnetische geheugenlaag direct worden aangebracht op een transistor,
dan ontstaat een krachtige nieuwe component om rekenkracht direct te
koppelen aan geheugenwerking. Het energieverbruik, zeker belangrijk in
mobiele apparatuur, kan daardoor omlaag.
Weerstand 100 miljoen keer kleiner
Op silicium, hèt basismateriaal voor halfgeleider elektronica, was die
koppeling nog niet mogelijk, voor enkele andere halfgeleiders al wel.
"Wij hebben laten zien waaraan dit ligt", aldus Ron Jansen. "Als je
een laag magnetisch materiaal in contact brengt met silicium ontstaat
een barrière en is de weerstand een factor 100 miljoen te groot. De
magnetische informatie kan daardoor met geen mogelijkheid het
grensvlak tussen de magneetlaag en het silicium passeren." Met dat
uitgangspunt zijn de onderzoekers aan de slag gegaan om tot een
verrassend effectieve oplossing te komen. Ze kiezen daarvoor het
materiaal gadolinium, dat speciaal is omdat het een lage `werkfunctie'
heeft: een elektron maakt gemakkelijk de oversteek `het materiaal
uit'. Een laagje van één nanometer dik, aangebracht tussen silicium en
het magnetische materiaal, is in staat de barrière te verwijderen en
laat daarbij het magnetische materiaal vrijwel intact. Dat maakt dat
de elektronica wèl in contact komt met de magnetische informatie.
Een dun laagje gadolinium zorgt ervoor dat de informatie die is
opgeslagen in het magnetische materiaal, zijn weg vindt naar het
silicium. Een directere koppeling was er tot nu toe niet
De dunne laag gadolinium wordt gecontroleerd aangebracht via een
opdamp proces waarmee de dikte nauwkeurig te variëren is. Daarmee is
ook de gewenste weerstand in te stellen over een groot bereik; een
factor 100 miljoen. Vervolgens kan het magnetisch materiaal erop
aangebracht worden. Nu het contact probleem is opgelost kunnen
onderzoekers nieuwe componenten gaan ontwerpen waarin elektronica en
magnetische technologie wordt gecombineerd. De eerste magnetische
transistor is daardoor binnen handbereik gekomen.
Het onderzoek van de groep van Jansen is ingebed in de leerstoel in
oprichting "NanoElectronics" van het MESA^+ Institute for
Nanotechnology en is mede tot stand gekomen met financiële steun van
het nationale nanotechnologieprogramma NanoNed. Daarbij werd tevens
samengewerkt met onderzoekers van Sony.
Het artikel getiteld `Tunable spin-tunnel contacts to silicon using
low-work-function ferromagnets' door B.C. Min, K. Motohashi, J.C.
Lodder and R. Jansen verschijnt in de oktober editie van Nature
Materials, www.nature.com/nmat. Het tijdschrift heeft het op 17
september al online gepubliceerd voor abonnees. Het is op verzoek toe
te sturen.
Contactpersoon voor de pers: Wiebe van der Veen, tel (053) 4894244
Top
Laatst gewijzigd op 26-09-2006 11:21:40 door Webmaster
Universiteit Twente