< Terug naar vorige pagina

Project

Inverse magneto-elektrische effecten op nanoschaal voor geavanceerde magnetische herinneringen

Magnetische geheugenapparaten worden momenteel intensief onderzocht voor ingebouwde geheugentoepassingen. Vooral magnetisch random access memory (MRAM) is recentelijk gecommercialiseerd in consumententoepassingen en wordt verwacht in veel domeinen gebruikt te worden in de nabije toekomst. In dergelijke magnetische geheugens wordt de informatie opgeslagen in de oriëntatie van de loodrechte magnetisatie in een magnetische tunnelovergang. De weerstand van de tunnelovergang wordt gebruikt om de informatie te lezen, terwijl het spin-overdrachtskoppel wordt gebruikt om de informatie te schrijven. Om de prestaties van de cel te verbeteren en nieuwe toepassingsvelden te openen, moeten zowel de lees- als de schrijfsnelheid van de MRAM-cellen worden verbeterd zonder de geheugenretentie te beïnvloeden. Tot op heden wordt veel onderzoek besteed aan het verbeteren van de schrijfprestaties van MRAM-cellen met behulp van b.v. spin-orbit koppels of spanningsgestuurde magnetische anisotropieën. Daarentegen is er vrij weinig aandacht besteed aan de leesprestaties van MRAM-cellen. Om de leesprestaties te verbeteren, moet het huidige op weerstand gebaseerde schema dat gebruikmaakt van magnetische tunneljuncties, worden vervangen door een schema dat een direct elektrisch signaal genereert. Vooral op spanning gebaseerde schema's met magneto-elektrische materialen en verbindingen lijken veelbelovend. In de afgelopen jaren heeft magneto-elektriciteit een renaissance gekend als gevolg van technologische en theoretische vooruitgang. Terwijl het veld momenteel de overgang maakt van basiswetenschap naar toegepast apparaatonderzoek, blijven er nog veel openstaande kwesties. Er bestaanverschillende benaderingen van magneto-elektrisch materiaal. Multiferroïsche materialen zijn materialen die tegelijkertijd ferro-elektrische en ferromagnetische eigenschappen bezitten en daardoor magnetische informatie en spanningssignalen kunnen koppelen. Onder multiferroïsche materialen vertonen magnetocapacitieve materialen enige belofte om spanningssignalen te verkrijgen van de toestand van een nanomagneet. De meest efficiënte magneto-elektrische systemen zijn daarentegen gelaagde verbindingen die bestaanuit piëzo-elektrische en magnetostrictieve materialen, die magnetische en elektrische domeinen via spanning koppelen. Tot op heden hebben studies van magneto-elektrische verbindingen en magnetocapacitieve materialen zich voornamelijk gericht op bulk- en grootschalige systemen met zeer weinig rapporten over apparaten met micrometergrootte. Dit proefschrift zal zich dus richten op de studie van dergelijke magneto-elektrische systemen met het oog op hun gebruik voor MRAM-uitleesschema's. Dit omvat de patroonvorming en de karakterisering van relevante materialen op nanoschaal, evenals het ontwerp, de fabricage en de karakterisering van geschikte testapparaatstructuren.

Datum:4 jan 2021 →  Heden
Trefwoorden:magnetic random-access memory, magnetoelectricity, nanotechnology
Disciplines:Nano-elektronica
Project type:PhD project