박사후 연구원 인 Shu Heio, Seki Gosai 부교수 및 Takanashi Hiroki 교수, Arai Reiko의 공동 연구원, Adianced Industrial Science and Technology 연구소의 박사후 연구원과 Admanced Institute (National Institute)의 연구팀 책임자 인 Imamura Yuji는 Nanomallets를 생산했습니다 외부 실시간 바카라장을 사용하여 자화를 쉽게 전환 할 수있는 소프트 실시간 바카라 재료 인 합금 및 FEPT 차수 합금으로, 자화 스위칭을 위해 큰 외부 실시간 바카라장이 필요합니다 우리는 Ni-FE 합금 (실시간 바카라 소용돌이 구조 또는 실시간 바카라 소용돌이 구조라고 함)에서 실시간 바카라 모멘트의 소용돌이 구조의 자화 운동을 사용함으로써 FEPT 정렬 된 합금의 자화 스위칭에 필요한 실시간 바카라장 (실시간 바카라 스위치 실시간 바카라장)이 상당히 감소하여 실시간 바카라 보관 장치 정보 기록에 필요한 전력을 줄일 수 있음을 발견했습니다
현재하드 디스크 드라이브 (HDD)*3is레코드 비트*4HDD의 용량을 높이고 기록을 안정화시키기 위해, 나노 (10 억) 미터의 수준에서의 자석은 고밀도로 배치되고, 한 방향으로 자화를 유지하기위한 에너지 (실시간 바카라 이방성 에너지*5)를 늘리는 것이 필수적입니다 그러나 이것은 자화 스위칭 실시간 바카라장을 증가시켜 정보 작성 중에 전력 소비가 증가합니다 특히, FEPT 주문 합금은 차세대 초고 밀도 실시간 바카라 메모리 장치의 유망한 후보로 간주되지만,이 단계에서는 큰 자화 스위칭 실시간 바카라장이 실제적인 사용에 장애물이되었습니다
연구 그룹은 자화 스위칭의 거동을 조사하기 위해 직경이 260 나노 미터의 나노 크기 점으로 라미네이팅 된 Ni-FE 합금 층으로 만든 박막 샘플을 처리 하였다 결과적으로, 본 발명자들은 Fe-Ni 합금 층에 실시간 바카라 와류 구조가 형성되었으며, 실시간 바카라 소용돌이의 움직임은 고주파 외부 실시간 바카라장을 적용함으로써 흥분되고, Ni-FE 합금 층에 인접한 FEPT 합금 층의 실시간 바카라화 스위칭이 쉽게 생성된다 이 스위칭 필드를 컴퓨터 시뮬레이션과 비교하여 스위칭 필드의 하락 원인을 조사하면, 실시간 바카라 소용돌이의 움직임이 Ni-FE 합금 층에 과도한 실시간 바카라 에너지를 축적하여 FEPT 합금 층에서 자화가 스위치를함으로써 과도한 에너지를 감소 시킨다는 것이 밝혀졌습니다
이 연구는 실시간 바카라 소용돌이의 움직임을 사용하여 인접한 자석의 자화 방향을 전환하여 실시간 바카라 소용돌이의 새로운 기능을 보여주는 첫 번째 연구 보고서입니다 이 결과는 실시간 바카라 저장 장치에서 초고 밀도 정보와 저전력 소비를 모두 달성하는 새로운 경로를 보여줍니다
이 연구는 연구 주제의 일부로 "실시간 바카라 순서 합금을 사용하여 새로운 기능적 스핀 토크 오실레이터를 만드는 것"(대표 : Seki Gosai) 및 "스핀을 사용한 신경계 시스템의 이론적 설계"(대표 : ARAI Reiko), 과학 연구에 대한 문제 번호 25709056), 기본 연구 (S) (S) (2322226001), 및 제 22226011) 연구 홍보 프로젝트의 개별 연구 (Sakigake) 이 연구의 결과는 12 월 8 일 American Physics Magazine Physical Review B에서 빠른 커뮤니케이션 (Breaking News)으로 출판 될 것입니다
정보 사회에 필수적인 전자 정보 장치에서 이러한 전자 및 정보 장치의 기초를 형성하는 메모리 요소의 전력 소비를 줄이는 것은 풍부하고 지속 가능한 사회를 실현하는 가장 중요한 문제 중 하나입니다 또한 전력 소비를 줄이는 동안 전자 장치, 소형화, 대용량 및 속도 업을 줄이고 자석 (실시간 바카라 몸체)을 사용한 고성능 실시간 바카라 저장 장치의 개발이 강조되고 있습니다 실시간 바카라 재료를 사용하는 것의 가장 큰 장점은 정보의 비 휘발성 특성입니다 하드 디스크 드라이브 (HDD) 및 실시간 바카라 랜덤 액세스 메모리 (MRAM)와 같은 실시간 바카라 저장 장치;Spintronics Element*6자석 방향 (자화 방향)에 따라 정보를 기록하므로 전원이 꺼지더라도 정보가 사라지지 않습니다 따라서 정보를 유지하기 위해 전력이 필요한 반도체 기반 스토리지 장치와 비교하여 대기 중에 전력 소비를 크게 줄일 수 있다는 이점이 있습니다 반면, 자석을 사용하여 정보를 저장하는 장치는 기록 밀도가 증가함에 따라 기록 비트 (예 : 외부 실시간 바카라장과 같은)에 정보를 쓰는 데 필요한 에너지와 같은 심각한 어려움이 있습니다
예를 들어, 현재 HDDS에서 정보는 기록 비트를 구성하고 자화 방향을 전환하는 자석에 실시간 바카라장을 적용하여 작성됩니다 HDD에서 기록 비트의 밀도를 높이려면 정보를 기록하는 각 자석을 나노 미터 영역으로 줄여야합니다 (그림 1) 그러나, 나노 미터 크기의 자석으로, 자화는 열 에너지로 인해 변동하여 기록 된 정보를 유지하기가 어렵다 이것자화의 열 변동 문제*7를 피하려면 열 에너지를 극복하고 한 방향으로 자화를 유지하기 위해 에너지 (실시간 바카라 이방성 에너지)를 증가시키는 것이 필수적입니다 큰 실시간 바카라 이방성 에너지를 갖는 자석은 기록 된 정보의 안정성의 관점에서 선호되지만, 반면에, 자화를 전환하는 실시간 바카라장 (실시간 바카라장 스위칭 실시간 바카라장)은 정보를 작성할 때 전력 소비가 증가합니다
따라서, 실시간 바카라 저장 장치에서 대용량, 고밀도 및 저전력 소비를 동시에 달성하기 위해서는 "정보를 작성할 때만 작은 에너지 (외부 실시간 바카라 분야)로 자화하는 큰 실시간 바카라 이방성 에너지가있는 자석 문제를 해결해야합니다
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| 그림 1 HDD의 기록 비트의 개략도 각 자석은 기록 비트를 형성하고 정보 "1"및 "0"은 자석 방향 (실시간 바카라 플럭스 누출 방법)으로 기록됩니다 (a) ~ (b)에 표시된 것처럼 구성 자석을 더 작게함으로써 기록 밀도를 증가시킬 수 있습니다 |
연구 그룹은 서로 다른 스위치 실시간 바카라장으로 2 개의 자석 (실시간 바카라 재료)을 쌓아서 만든 박막을 제조했으며, FEPT 차량 합금 및 Ni-FE 합금 (그림에서 PY라고 함), 나노 미터 두께로 전환 자석 필드에 초점을 맞추는 목표로 연구를 수행하고 있습니다 FEPT 차수 합금은 희토류 영구 자석 재료와 비슷한 큰 실시간 바카라 이방성 에너지를 갖는 합금이며, 큰 스위치 실시간 바카라장을 나타내는 실시간 바카라 적으로 단단한 "경질 자성 재료"입니다 현재 연구는 차세대 초고 밀도 실시간 바카라 기록 매체의 후보 자료로 수행되고 있습니다 한편, Ni-FE 합금은 작은 스위칭 실시간 바카라장을 나타내는 실시간 바카라 적으로 부드러운 "소프트 실시간 바카라 재료"를 나타냅니다
이전의 연구에 따르면 Ni-FE 합금의 실시간 바카라 모멘트의 운동은 FEPT 순서 합금에서 자화의 전환에 영향을 미친다 고보고했다 (Nature Communications, 2013) 그러나, 그 당시, 층 구조는 박막의 평면 방향에서 실시간 바카라 모멘트를 갖는 FEPT 합금 층 및 Ni-FE 합금 층이었고, 마이크로 (마이크로가 1/1 백만) 크기의 원소가 사용 되었기 때문에 (그림 2 (a)), 이는 실시간 바카라 메모리 장치의 발달 경향과 호환되지 않았다 (그림 2 (a)) 따라서, 이번에, 연구 그룹은 박막의 수직 방향으로 자화 된 FEPT 순서 합금 및 Ni-FE 합금을 적층 시켰으며, 전자 빔을 사용하여 마이크로 파괴 방법을 사용하여 직경이 260 나노 미터의 나노 마그네트를 생성했다 (도 2 (b))
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| 그림 2 (a) 이전 연구에 사용 된 평면 내 자화가있는 마이크로 미터 크기의 장치의 도식 다이어그램 (b)이 연구에서 생성 된 수직으로 자화 된 FEPT 정렬 합금 층 및 실시간 바카라 적으로 와류 구조 Ni-Fe 합금 (PY) 층으로 구성된 나노 마그네트의 개략도 |
컴퓨터 시뮬레이션 실험에서 관찰 된 자화 스위칭의 거동을 비교할 때,도 3에 도시 된 바와 같이, FEPT 차수 합금 층은 수직 자화를 갖는 반면, Ni-FE 합금 층은 필름 평면 내부에 자성 모멘트를 갖는 실시간 바카라 와류 구조 (또는 실시간 바카라 소용돌이 구조라고 함)를 갖는 것으로 밝혀졌다 우리는 실시간 바카라 적으로 소용돌이 모양의 Ni-FE 합금 층과 수직으로 수직으로 구성된 FEPT 정렬 된 합금 계층으로 구성된 나노 마그네트에 고주파 실시간 바카라장을 적용하면서 스위칭 실시간 바카라장을 조사했을 때, 스위치 실시간 바카라장이 특정 주파수의 자성 필드가 적용될 때 상당히 감소된다는 것을 발견했습니다 (4) 예를 들어, 고주파 실시간 바카라장이 적용되지 않으면 FEPT 차수 합금 층은 86 KOE의 스위칭 실시간 바카라장을 나타내지 만, 11GHz 주파수를 갖는 고주파 실시간 바카라장 02 KOE를 적용하면 스위칭 실시간 바카라장을 28 KOE로 크게 감소시킵니다
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| 그림 3 컴퓨터 시뮬레이션에서 얻은 실시간 바카라 구조 평면 내 X 실시간 바카라 모멘트의 구성 요소 (mx) 및 수직 z 구성 요소 (mz)의 변화는 컬러 플롯으로 표현됩니다 또한, 라미네이트 구조의 개략도가 함께 표시됩니다 |
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| 그림 4 FEPT 순서 합금 층에서 실시간 바카라장을 스위칭하는 고주파 실시간 바카라장의 주파수 의존성 02 KOE의 고주파 실시간 바카라장이 11GHz 주파수로 장치에 적용되면 스위칭 실시간 바카라장은 86 KOE에서 28 KOE로 감소합니다 |
이 스위칭 실시간 바카라장을 줄이는 메커니즘을 설명하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 자화 전환 과정을 조사했습니다 고주파 실시간 바카라장이 적용될 때, 실시간 바카라 소용돌이의 움직임은 Ni-FE 합금층에서 먼저 발생합니다 실시간 바카라 소용돌이가 움직일 때, 실시간 바카라 구조의 변화로 인해 과도한 실시간 바카라 에너지가 Ni-FE 합금층에 축적된다 축적 된 과량의 에너지는 전체 나노 마그네트의 자화 스위칭에 의해 감소 될 수 있기 때문에, 자화 스위칭의 특징적인 과정이 Ni-FE 합금층에 인접한 FEPT 합금층에서 발생한다는 것이 밝혀졌다
이 실시간 바카라 소용돌이의 움직임을 사용하는 자화 스위칭과 유사한 방법,마이크로파 보조 스위칭 (MAS)*8가 있습니다 MAS는이 연구 방법과 유사한 고주파 실시간 바카라장을 적용하지만, 차이점은 단단한 실시간 바카라 재료에서 실시간 바카라 모멘트의 "균일 한 세차"를 사용한다는 것입니다 자성 이방성 에너지가 높은 단단한 자성 재료는 실질적인 사용에 문제가 된 균일 한 세차 (수십 개 이상의 GHz 이상의 주파수 범위)를 자극하는 데 필요한 고주파수를 가지고 있습니다 다른 한편으로, 우리 가이 시간에 초점을 맞춘 실시간 바카라 소용돌이의 움직임은 소프트 실시간 바카라 재료에 흥분되기 때문에, 여기에 필요한 주파수는 단단한 실시간 바카라 재료의 특성에 의존하지 않으며, 여기 주파수를 억제 할 수 있다는 적용의 장점이 있습니다
또한, 실시간 바카라 소용돌이의 움직임에 대한 많은 연구 보고서가 있었지만, 실시간 바카라 소용돌이의 움직임을 사용하여 인접한 자석의 자화 방향을 전환하는 연구 보고서는 없었으며,이 작업의 결과는 실시간 바카라 소용돌이의 새로운 기능을 보여 주었다
FEPT 주문 합금은 차세대 초고 밀도 실시간 바카라 메모리 장치의 후보로 간주되지만 자화 스위칭을위한 대형 실시간 바카라장의 필요성은 실제적인 사용에 장애물이었습니다 이 연구의 결과는 "큰 실시간 바카라 이방성 에너지를 갖춘 fept 순서 합금"이있는 "나노 크기의 장치"에서 "작은 스위칭 실시간 바카라장"을 보여 주었고, 응용 요구 사항을 충족시키면서, 이는 초고속 정보의 정보와 실시간 바카라 저장 장치에서 저전력 소비를 달성하는 새로운 경로를 제공합니다 미래의 과제 중 하나는 스위칭 실시간 바카라장을 더욱 줄이고 효율성을 높이는 것입니다