Феномен магнитных воронок пригодится в системах энергонезависимой памяти

Внутренние (a) и внешние (b) магнитные компоненты в массиве пермаллоевых нанодисков. Поляризация ядра обозначена черными (вверх) и белыми (вниз) точками. Конфигурация воронок каждого нанодиска в массиве представлена на (c)

Феномен магнитных воронок в ферромагнитных нанодисках вызывает высокий интерес у ученых, поскольку его можно использовать в системах энергонезависимой Random Access Memory (RAM) памяти. Новые работы ученых из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) Министерства энергетики США позволяют утверждать, что путь к созданию RAM на магнитных воронках будет сложнее, чем предполагалось ранее.

Специалисты Center for X-Ray Optics (CXRO) в сотрудничестве с японскими учеными в ходе серии экспериментов установили, что, в отличие от принятого ранее мнения, формирование магнитных воронок в ферромагнитных нанодисках обладает эффектом асимметрии. Именно эта особенность сможет продуцировать ошибки устройств хранения во время их инициализации.

В ходе экспериментов ученые формировали нанодиски из сплава никеля и железа, магнитные свойства которых хорошо известны С помощью электронно-лучевой литографии на дисках формировались большие массивы радиусом 500 нм и толщиной 100 нм. Эти массивы наплавлялись на силикон-нитридные мембраны и затем подвергались облучению мягкими рентгеновскими лучами (область спектра 10-0,4 нм) и затем, в течение нескольких секунд – XM-1. Как оказалось, в одном нанодиске формируются воронки с разным состоянием, и полученные асимметричные результаты нельзя объяснить сочетанием внутренних (обменное взаимодействие Дзялошинского – Мория) и внешних (дефект поверхности) факторов.

Как отмечают исследователи, обнаруженный эффект несомненно усложнит использование магнитных воронок в системах хранения, поскольку в такой реализации потребуется длительный процесс верификации и коррекции ошибок. С другой стороны, несимметричное поведение воронок создает эффект наклона, который можно применить, например в сенсорах или логических устройствах.

Результаты работы опубликованы в статье «Symmetry breaking in the formation of magnetic vortex states in a permalloy nanodisk» в журнале Nature Communications.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365