חוקרים הצליחו לכתוב זיכרון מגנטי רב -מצבי באמצעות זרמי ספין

קבוצת המחקר בראשותו של פרופ’ ליאור קליין ראש המחלקה לפיסיקה ומהמכון לננו טכנולוגיה באוניברסיטת בר- אילן הדגימו לראשונה אפשרות של שימוש ב”זרמי ספין” לצורך כתיבה של זיכרון מגנטי רב מצבי, דבר שיאפשר קנה מידה חדש של מיזעור יכולות המיחשוב

ריקוד הספינים. איור מתוך WIKIMEDIA

קבוצת המחקר בראשותו של פרופ’ ליאור קליין ראש המחלקה לפיסיקה ומהמכון לננו טכנולוגיה באוניברסיטת בר- אילן בשיתוף עם ד”ר שובהנקר דאס וסטודנטים נוספים הדגימו לראשונה אפשרות של שימוש ב”זרמי ספין” לצורך כתיבה של זיכרון מגנטי רב מצבי, ובכך הם מקדמים נתיב חדש למיזעור הזיכרון בן משתמש המחשב . מאמר על המחקר התפרסם לאחרונה בכתב העת נייצ’ר סיינטיפיק ריפורטס.

זיכרון מגנטי עם גישה אקראית (MRAM) מהווה את אחת התרומות הטכנולוגיות המרכזיות של הספינטרוניקה, שהוא תחום מחקר תוסס הבוחן דרכים לפתח התקנים אלקטרוניים חדישים אשר משתמשים לא רק במטען של האלקטרון כי אם גם בכך שכל אלקטרון הינו גם מגנט זעיר המכונה ספין. העניין הרב ב MRAM נובע מכך שהוא אינו נדיף, מהיר, נשמר לאורך זמן וניתן לכתוב אותו שוב ושוב פעמים רבות. יחידת הזיכרון הבסיסי של זיכרון זה הינה צומת מינהור מגנטי המורכב משתי שכבות מגנטיות המופרדות על ידי שכבה מבודדת דקה. המגנטיזציה של שתי השכבות הינה מקבילה או אנטי-מקבילה ושתי התצורות המגנטיות הללו מייצגות שני מצבי זיכרון.

במחקר קודם שהתפרסם בכתב העת אפלייד פיזיקס לטרז הציעה הקבוצה של פרופ’ קליין דרך איך ליצור צומת מנהור עם מספר רב יותר של מצבים ובכך סללה את הדרך ליצירת זיכרון מגנטי רב מצבי המאפשר לאגור יותר אינפורמציה באותו נפח ובכך הוא נותן מענה חשוב לגידול הבלתי פוסק בצורך לאגור יותר מידע בהתקני זיכרון בלתי נדיפים החסכוניים בניצול אנרגיה. מממצאי המחקר החדש עולה שהזיכרון המגנטי הרב מצבי ניתן לכתיבה יעילה באמצעות ‘זרמי ספין’ – דבר שהופך אותו לישים יותר מבחינה טכנולוגית.

פרופ’ קליין הסביר את חשיבותה של הכתיבה באמצעות זרמי ספין. לדבריו : “דרישה חשובה של זיכרון מגנטי, הינה קיום שיטה יעילה לכתיבה של הקונפיגורציה המגנטית גם כאשר התקנים אלה עוברים מזעור לסקאלות תת-מיקרוניות. התקני זיכרון מוקדמים השתמשו לצורך כתיבת הזיכרון בשדות מגנטיים הנוצרים מסביב לתיל נושא זרם. אולם שיטה זו נזנחה כיון שמזעור הזיכרון לא אפשר הקטנה מקבילה של עוצמת הזרם שנדרשה לייצור השדות המגנטיים, דבר שיצר חימום יתר מתחת לסף מזעור מסוים”.

פרופ’ קליין הוסיף: “השיטה שאומצה במקומה הייתה הזרקת זרם של אלקטרונים אשר הספין הממוצע שלהם אינו אפס. שיטה זו מאפשרת את הקטנת עוצמת הזרם עם הקטנת רכיב הזיכרון, אולם התברר שהזרקת הזרם גם פוגעת בצומת המנהור עצמו. לפיכך, יש עניין רב במעבר משימוש בזרמי מטען חשמלי לזרמי ספין הנוצרים בהתקנים המורכבים משכבות של מתכת כבדה כמו טנטלום עם שכבות מגנטיות. שיטה כתיבה זו אינה פוגעת בצומת המנהור והיא גם חסכונית באנרגיה. העובדה שזרמי ספין יעילים בכתיבת הזיכרון המגנטי הרב-מצבי מגדילה לפיכך את ההתכנות של השימוש בזיכרון המגנטי הרב -מצבי”.

{loadposition content-related}