Un prometedor enfoque hacia los dispositivos espintrónicos basado en materiales que son baratos y abundantes
17.02.2021
Los últimos avances en espintrónica se basan en estructuras nanométricas de película fina con anisotropía magnética perpendicular en las que las corrientes de espín se utilizan para producir cambios en la magnetización de una capa magnética. Este efecto se conoce como par de espín-órbita (SOT) y puede potenciarse mediante la ingeniería adecuada de pilas multicapa compuestas por múltiples capas alternando metales magnéticos y no magnéticos. Las estructuras típicas empleadas para manipular la magnetización a través del SOT son multicapas cuyo constituyente básico es una capa ferromagnética adyacente de metal(es) pesado(s), que confieren un gran acoplamiento espín-órbita y promueven la anisotropía magnética perpendicular. Estos sistemas son los elementos básicos para la conmutación de la magnetización del par espín-órbita, utilizada en la próxima generación de dispositivos de memoria magnetorresistiva de acceso aleatorio (MRAM).
El equipo de investigación de SpinOrbitronics en IMDEA Nanociencia, guiado por el Dr. Paolo Perna, ha observado la aparición de un aumento del par espino-órbita habilitado interfacialmente cuando se inserta una capa intermedia ultrafina de Cu entre el Co y el Pt en la tricapa simétrica Pt/Co/Pt, en la que se espera que el par espin-órbita efectivo desaparezca. La mejora del SOT va acompañada de una reducción de la magnetorresistencia de espín-Hall, lo que indica que el efecto de pérdida de memoria de espín en las interfaces Co/Cu y Cu/Pt es responsable tanto de la mejora del SOT como de la reducción de la magnetorresistencia de espín-Hall.
La mejora observada del par de espín-órbita proporciona una nueva visión de la naturaleza interfacial de las corrientes de espín que puede llevar a desarrollar dispositivos espintrónicos más eficientes para memorias de par de espín-órbita MRAM y lógica de espín utilizando materiales baratos, fáciles de fabricar y abundantes como el cobre (Cu).
Los experimentos, realizados principalmente por el Dr. Alberto Anadón y el Dr. Rubén Guerrero en el IMDEA Nanociencia, se han acompañado de la implementación de un modelo teórico ad-hoc en colaboración con el Dr. Jorge Alberto Jover-Galtier del Centro Universitario de la Defensa de Zaragoza.
Este trabajo ha sido parcialmente financiado por la beca FLAG-ERA SOgraphMEM otorgada por la AEI Ref. PCI2019-111867-2, NANOMAGCOST-CM, FUN-SOC-RTI2018 y el Programa Severo Ochoa para Centros de Excelencia en I+D concedido a IMDEA Nanociencia.
FLAG-ERA es una iniciativa ERA-NET (Red del Espacio Europeo de Investigación) que pretende crear sinergias entre los nuevos proyectos de investigación y el proyecto Graphene Flagship y Human Brain. Los objetivos y actividades de FLAG-ERA son, en estrecha relación con los proyectos emblemáticos, establecer mecanismos para facilitar y fomentar la integración de la investigación financiada a nivel nacional/regional en los planes de trabajo de los proyectos emblemáticos. El proyecto SOgraphMEM, financiado por la AEI Ref. PCI2019-111867-2 a través de la convocatoria FLAG-ERA Joint Translational Call (JTC) 2019 “SOgraphMEM” está coordinado por el Dr. Perna e investigará el prometedor grafeno en la espintrónica, en particular probará materiales específicos para una nueva rama de la espintrónica llamada espin-orbitrónica que explota el espín y el momento de los electrones.
Referencia:
Alberto Anadón, Rubén Guerrero, Jorge Alberto Jover-Galtier, Adrián Gudín, Jose Manuel Díez Toledano, Pablo Olleros-Rodríguez, Rodolfo Miranda, Julio Camarero, and Paolo Perna.
ACS Applied Nano Materials 2021 4 (1), 487-492.
Contacto:
Dr. Paolo Perna
http://www.nanociencia.imdea.org/spinorbitronics/group-people
https://sites.google.com/site/spinorbitronics/
https://nanociencia.imdea.org/sographmem/