Do naszego uniwerku wpadł jak po ogień jeden z "Wielkiej Trójcy" od spintroniki półprzewodnikowej (ta trójca składa sie z Japończyka, Amerykanina i Polaka, czyli prof. Tomasza Dietla) i dał wykład. Przy czym to nie był Tomek Dietl, tylko ten Japończyk.
Spintronika to przyszłosciowa elektronika, w której kontoluje sie nie wielkośc prądu, jak w konwencjonalnej, tylko polaryzacje spinową nosników tego prądu. Pierwsza generacja układów spintronicznych już istnieje, jak najbardziej, i dobrodziejstwa z niej płynace sa jak najbardziej namacalne -- głowice odczytujące do twardych dysków działajace na zasadzie zjawiska tzw. Gigantycznego Magnetooporu (GMR) to sa juz jak najbardziej układy spintroniczne. Nobla za odkrycie GMR przyznano w roku 2007, ale tryumfalny pochód praktycznych układów opartych na tym zjawisku, czyli owych głowic, rozpoczął sie juz 10 lat wcześniej. Pojemnośc twardych dysków zaczeła wtedy wzrastać w niesamowitym tempie, co chyba wszyscy pamiętamy.
Pierwsza generacja to układy spreparowane z metali -- z szeregu nadzwyczaj cieńkich warstw o grubosci rzędu nanometra. Druga generacja to miała już byc spintronika półprzewodnikowa, która miała oferowac szereg dalszych zalet, jak np. łatwą współprace z fotoniką (za metalami fotony nie za bardzo przepadają i vice versa). Ale tu sie zacięło, z powodu złosliwości Matki-Natury, bo nie stworzyła odpowiednich półprzewodników, które w dodatku byłyby ferromagnetykami w temperaturze pokojowej. Ten Japończyk z "Wielkiej Trójcy" zasłynał tym, ze taki materiał sprokurował -- ale ferromagnetyzm w nim juz znika w temperaturze 175 K, czyli 120 stopni poniżej temperatury pokojowej. A czegos lepszego nie udało sie jeszcze stworzyć, choć tłumy próbowały.
No, ale teraz własnie pojawiły się w polu widzenia nowe bardzo ciekawe materiały, które nie sa ani metalmi, ani półprzewodnikami. Lub, trafniej będziepowiedzieć, ze są i metalami, i półprzewodnikami na raz. Chodzi o tzw. "połmetale". Są one znane od dośc dawna -- pierwszy raz cos takiego stworzono ze 100 lat temu, niejaki Pan Heusler zrobił stop kilku metali, z których żaden nie był magnetyczny, a stop okazał sie być ferromagnetyczny! Takie stopy sie teraz zwą "Stopami Heuslera" i jest ich multum. Ale do spintroniki nie wszystkie sie nadają. No, ale ostatnio zrobiono zupełnie nowe stopy, które sie ładnie nazywają.... SyF. To skrót od "Synthetic Ferrimagnet" (Ferri-, nie Ferro-, to nie literówka).
Między dwie warstwy takich syfów wkłada się warstwe tlenku magnezu, MgO, o grubosci poniżej nanometra. Wykazują one wtedy zjawisko tzw. "tunelowej magnetorezystancji", która zakasowuje Gigantyczna Magnetorezystancję, bo jest efektem zdrowo silniejszym.
No i na tych syfiastych złaczach tunelowych robia teraz prototypy RAM-ów o czasie dostępu ok. 10 ns -- na razie o pojemności kilku MegaBajtów, ale GigaBajty wydaja sie już być w zasięgu. Zaleta takich RAM-ów jest zaś, że pamiętaja, nawet, jak sie wyłączy elektrykę. Czyli komputer z takim RAM-em po właczeniu startowałby w ułamkach sekundy i to dokładnie z tym, co było w nim w chwili wyłaczenia.
Zatem ta syfiastośc jest ciekawa, nie powiem. I chyba będziemy o niej wkrótce czesto słyszeć.
(nieco później)
W kontekście magnetycznych pamięci typu MRAM, opartych na złaczach tunelowych, należy koniecznie wspomnieć o jeszcze jednym panu z polskim nazwiskiem -- mianowicie, o Johnie Slonczewskim. Przepowiedział on w roku 1996 bardzo ciekawe zjawisko -- mianowicie, że ponieważ prąd nosników o spolaryzowanych spinach niesie spory moment pędu, to mozna ów moment wykorzystac do wykonania "przewrotki" kierunku namagnesowania w cienkim filmie. Po prostu trzeba puscic przez złącze odpowiednio silny prąd spolaryzowanych elektronów, o gęstosci rzedu miliona amperów na cm^2, co daje zastraszajaco wielka wartość 10 miliardów amperów na m^2. Ale te "komórki" pamięciowe sa malutkie, rzedu 10x10 nm^2, więc prądzio też nie jest wieki potrzebny, 100-200 mA załatiwa sprawe. Puszcając taki prąd raz w jedną stronę, a później spowrojtkiem, mozna "przerzucać" sobie stan namagnesowanie warstwy magnetycznej z jednego kierunku na przeciwny i odwrotnie, no i w ten sposób zapisywać bity.
Jakby kogos to blizej zainteresowało, to tutaj jest link do takiego dośc "pedagogicznego" artykułu na ten temat:
Link do SyF-a
Ten potrójny stop, CoFeB, o którym mowa w tym artykule, to jest właśnie SyF.
