Categories
General

Lưu trữ thông tin mật độ siêu cao sắp thành hiện thực

Nhóm nghiên cứu hợp tác giữa Đại học Cornell (Mỹ) và Hitachi vừa công bố họ đã đạt được những tiến bộ quan trọng trong việc xây dựng bộ nhớ spintronics mà cụ thể ở đây là cải thiện tính chất ổn định nhiệt của các hạt nano từ tính, yếu tố quyết định để tạo ra linh kiện lưu trữ thông tin dựa trên spin, bằng lắng đọng thêm một lớp mỏng Al (nhôm) lên trên các hạt. Cải tiến này giúp cho việc giảm tiểu tính chất “tắt dần từ” ở nhiệt độ thấp và có thể sử dụng các hạt để ứng dụng trong các link kiện spintronics ví dụ như các dao động tử nano spin-torque hay bộ nhớ với mật độ siêu cao.

Trong các bộ nhớ từ (ví dụ như ổ đĩa cứng), thông tin được lưu trữ trong các đômen từ nhỏ. Các linh kiện dựa trên spin tốt đòi hỏi các hạt từ có độ ổn định nhiệt cao, thế nhưng khi mà các bits này được giảm dần kích thước (để tăng mật độ lưu trữ) thì chúng lại trở nên rất nhạy cảm với những thăng giáng nhiệt đến mức chúng có thể bị đảo trạng thái nhờ những thăng giáng này. Và điều “dở hơi” này đã cản trở việc tăng mật độ lưu trữ thông tin. Ozhan Oztay (Hitachi Global Storage Technologies, San Jose, Mỹ) cùng các cộng sự ở Đại học Cornell đã phát hiện ra rằng các hạt nano từ sẽ phát triển một lớp vách phản sắt từ ôxit ở bên cạnh sườn trong quá trình xử lý trong khí ôxi. Lớp phản sắt từ này gây ra những ảnh hưởng xấu cho hạt, bao gồm cả việc suy giảm tính bền vững nhiệt ở nhiệt độ phòng và sự tắt dần từ lớn dị thường ở nhiệt độ thấp. Sự tắt dần là một tham số quan trọng trong việc xác định thời gian đảo từ trong các linh kiện nhớ.

Hình 1. Ảnh chụp cắt ngang linh kiện cột nano (nanopillar) với các lớp NiFe 20 nm/Cu 12 nm/Cu 12 nm/Pt 30 nm. Một lớp mỏng Al được phủ bên rìa của cột tạo nên một lớp Al2O3 bền vững bảo vệ .

Các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách để giải quyết vấn đề này là thụ động hóa lớp oxit bên cạnh sườn bằng cách lắng đọng một lớp màng mỏng nhôm (Al) lên các hạt bằng kỹ thuật lắng đọng chùm iôn cho phép tạo ra một lớp mỏng đồng đều. Kỹ thuật này đã phục hồi lại tính chất từ nội tại của vật liệu đồng thời cải thiện 100% tính chất ổn định nhiệt của các hạt nano và làm giảm đáng kể hệ số tắt dần từ. Các phép đo đạc về tính chất vận chuyển từ đã khẳng định các tính chất này.

Xử lý thụ động hóa lớp cạnh sườn bằng Al sẽ vô cùng quan trọng để tạo ra các cấu trúc từ nano với lớp tự do ổn định nhiệt cao” – Ozatay nói trên Nanotechweb.org. Cải thiện được tính ổn định nhiệt của các hạt nano và điều khiển tính chất tắt dần từ sẽ vô cùng hữu ích cho việc phát triển bộ nhớ lưu trữ với mật độ siêu cao và các ứng dụng spintronics kiểu spin-torque, Ozatay bổ sung. Các kết quả này vừa được công bố trên tạp chí Nature Materials số mới nhất .

 

Hình 2. Giản đồ spin-torque đo ở 4.2 K: a, d) linh kiện với lớp AlOx thụ động hóa, b) linh kiện phủ lớp NiO 2,5 nm, c) Các trạng thái có thể chứa các trạng thái song song (P), phản song song (AP) và trạng thái trung gian.

Vạn lý Độc hành (Theo Nanotechweb.org and Nature)