Спиновая память SOT-MRAM на основе висмута-сурьмы

Спиновая память SOT-MRAM на основе висмута-сурьмы

Ученые разработали более совершенный источник беспримесного спинового тока на основе сплавов висмута-сурьмы (BiSb). Разработка считается лучшим претендентом на промышленное применение топологических изоляторов. Достижение представляет собой большой шаг вперед в разработке устройств магнитно-резонансной памяти с поддержкой спин-орбитального момента (SOT-MRAM). Эта технология явно претендует на замену существующих технологий памяти.

Тонкие плёнки висмута-сурьмы

Исследовательская группа факультета электроники и электротехники Токийского технологического института разработала тонкие пленки BiSb для топологического изолятора. Уникальность разработки — одновременное достижение колоссального эффекта Холла при высокой электрической проводимости.

Подробно о разработке рассказывает публикация «Nature Materials». Новинка обещает ускорить разработку памяти высокой плотности, сверхнизкой мощности, сверхбыстрой и энергонезависимой. Оптимальный продукт для «Интернета вещей» и других применений.

Тонкие пленки висмута-сурьмы достигают колоссального спинового холловского угла и удельной спиновой проводимости Холла при комнатной температуре. Примечательно, что спиновая проводимость  Холла на два порядка больше, чем у селенида висмута (Bi2Se3).

До сих пор поиск подходящих материалов для устройств SOT-MRAM следующего поколения сталкивался с дилеммой, когда:

  1. Тяжелые металлы: вольфрам, платина, тантал, обладают высокой электропроводностью, но имеют небольшой спиновой эффект Холла.
  2. Топологические изоляторы, исследованные до настоящего времени, обладают большим эффектом Холла, но имеют низкий уровень электропроводности.

Тонкие пленки висмута-сурьмы удовлетворяют обоим требованиям при комнатной температуре. Этим создаётся реальная возможность того, что память SOT-MRAM на BiSb способна опередить существующую технологию MRAM с переносом спинового момента (STT).

Преимущества технологии SOT-MRAM

Поскольку SOT-MRAM доступно переключать на порядок скорее по сравнению с STT-MRAM, энергию переключения допустимо уменьшить как минимум на два порядка. При этом скорость записи допустимо увеличить в 20 раз, и в 10 раз допускается увеличение плотности бит.

Жизнеспособность таких энергоэффективных SOT-MRAM недавно была продемонстрирована экспериментально, правда с использованием тяжелых металлов. При успешном масштабировании SOT-MRAM на BiSb обещает показать улучшенный результат по сравнению с аналогами на основе тяжелых металлов.

Есть все основания, что этот вид памяти станет конкурентоспособным с динамической оперативной памятью (DRAM) — доминирующей технологией сегодняшнего дня. В настоящее время проводятся активные тестирования памяти SOT-MRAM на BiSb.


На основе информации: TIT