Düşük Güçlü Multiferroik Nanodotların Yükselişi

Tokyo Teknoloji Enstitüsü’ndeki araştırmacılar, multiferroik malzemeleri, özellikle BFCO nanodotlarını kullanarak bellek teknolojisinde önemli ilerlemeler kaydetti. Bu malzemeler, elektrik alanlarını kullanarak daha enerji verimli veri yazmayı ve manyetik alanlar aracılığıyla tahribatsız okumayı mümkün kılar.

Tokyo Teknoloji Enstitüsü araştırmacıları, verimli ve tahribatsız bellek teknolojisi için BFCO nanodotlarını geliştirdi ve düşük güçlü manyetik bellek cihazlarında ilerlemeler vaat etti.

Geleneksel bellek cihazları uçucudur ve mevcut uçucu olmayanlar, veri depolama için ferromanyetik veya ferroelektrik malzemelere dayanır. Ferromanyetik cihazlarda veriler manyetik momentlerin hizalanmasıyla yazılır veya saklanır, ferroelektrik cihazlarda ise veri depolama elektrik dipollerinin hizalanmasına dayanır. Bununla birlikte, manyetik alanların üretilmesi ve manipüle edilmesi enerji açısından yoğun bir iştir ve ferroelektrik hafıza cihazlarında, verilerin okunması polarize durumu yok eder ve hafıza hücresinin yeniden yazılmasını gerektirir.

Multiferroik Malzemelerdeki Gelişmeler

Hem ferroelektrik hem de ferromanyetik düzenleri içeren multiferroik malzemeler, daha verimli ve çok yönlü bellek teknolojisi için umut verici bir çözüm sunuyor. Kobalt ikameli BiFeO₃ (BiFe_0,9ortak_0,1Ö₃, BFCO), güçlü manyetoelektrik bağlantı sergileyen multiferroik bir malzemedir; bu, elektrik polarizasyonundaki değişikliklerin mıknatıslanmayı etkilediği anlamına gelir. Sonuç olarak veriler, manyetik alan oluşturmaktan daha fazla enerji tasarrufu sağlayan elektrik alanları kullanılarak yazılabilir ve yıkıcı okuma sürecini ortadan kaldıracak şekilde manyetik alanlar kullanılarak okunabilir.

Multiferroik hafıza cihazları için önemli bir dönüm noktası olarak, Japonya’daki Tokyo Teknoloji Enstitüsü’nden Profesör Masaki Azuma ve Yardımcı Doçent Kei Shigematsu liderliğindeki bir araştırmacı ekibi, tek ferroelektrik ve ferromanyetik alanlara sahip nanodotları başarıyla geliştirdi.

Tek alanlı yapılara sahip BFCO 60 nm nanodotları, yüksek yoğunluklu ve düşük güçlü, kalıcı manyetik bellek cihazları için umut vaat ediyor. Kredi bilgileri: Tokyo Tech

İşbirlikçi Araştırma Çabaları

“Tokyo Teknoloji Enstitüsü Yenilikçi Araştırma Enstitüsü bünyesindeki “Sumitomo Chemical Yeni Nesil Çevre Dostu Cihazlar İşbirliğine Dayalı Araştırma Kümesi”nde, manyetik ve elektriksel özellikler arasında prensiplere dayalı olarak çapraz korelasyon tepkileri sergileyen multiferroik malzemelere odaklanılıyor. güçlü bir şekilde ilişkili elektron sistemlerinden oluşur. Merkez, yeni nesil düşük güçlü, uçucu olmayan manyetik bellek cihazları için materyaller ve süreçler geliştirmenin yanı sıra güvenilirlik değerlendirmeleri ve sosyal uygulama yürütmeyi amaçlıyor” diyor Azuma.

Metodoloji ve Bulgular

Dergide yayınlanan çalışmalarında 9 Nisan 2024’te araştırmacılar, multiferroik BFCO’yu iletken bir Nb:SrTiO üzerine biriktirmek için darbeli lazer biriktirmeyi kullandılar₃ (001) substrat. Ayarlanabilir gözenek boyutlarına sahip anodize alüminyum oksit (AAO) maskeleri kullanarak biriktirme sürecini kontrol ettiler ve sonuçta 60 nm ve 190 nm çapında nanodotlar elde edildi.

BFCO, mıknatıslanma yönü bir elektrik alanıyla tersine çevrilebildiğinden, düşük güçlü, kalıcı manyetik bellek cihazları için umut verici bir seçenektir. Sırasıyla piezotepki kuvveti mikroskobu ve manyetik kuvvet mikroskobu kullanılarak polarizasyon ve mıknatıslanma yönlerini gözlemleyen araştırmacılar, nanodotların ilişkili ferroelektrik ve ferromanyetik alan yapıları sergilediğini buldu.

Etki Alanı Yapılarına İlişkin Gözlemler

İlginç bir şekilde, farklı boyutlardaki nanodotları karşılaştırırken önemli farklılıklar fark ettiler. Oksalik kullanılarak yapılan daha küçük 60 nm nanodot asit AAO maskesi, polarizasyon ve mıknatıslanma yönlerinin her yerde aynı olduğu tek ferroelektrik ve ferromanyetik alanları gösterdi. Bununla birlikte, malonik asit AAO maskesi kullanılarak oluşturulan daha büyük 190 nm’lik nanodot, güçlü manyetoelektrik eşleşmeyi gösteren çok alanlı girdaplı ferroelektrik ve manyetik yapılara sahipti.

Shigematsu, “Böyle tek alanlı ferroelektrik ve ferromanyetizma yapısı, BFCO’yu elektrik alanı yazan manyetik okuma hafıza cihazı olarak araştırmak için ideal bir platform olacaktır ve çok alanlı yapılar, temel araştırmalar için bir oyun alanı sunar” diyor.

Kalıcı manyetik bellek cihazları, güç kapatıldığında bile depolanan bilgileri koruduklarından çeşitli elektronik uygulamalar için çok önemlidir. Tekli ferromanyetik ve ferroelektrik alanların benzersiz bileşimi ile BFCO 60 nm nanodotları, yazma ve okuma işlemleri için minimum elektrik gücü gerektiren manyetik bellek cihazları oluşturma konusunda büyük potansiyel göstermektedir.

Referans: Keita Ozawa, Yasuhito Nagase, Marin Katsumata, Kei Shigematsu ve Masaki Azuma tarafından yazılan “Manyetoelektrik BiFe0.9Co0.1O3’ün Tek veya Vorteks Ferroelektrik ve Ferromanyetik Alan Nanodot Dizisi”, 9 Nisan 2024