Une équipe de recherche a développé un principe de dispositif qui peut utiliser la «perte de spin», qui était auparavant considérée comme une simple perte, comme une nouvelle source d'alimentation pour le contrôle magnétique.
L'œuvre est publiée dans la revue Communications de la nature.
Spintronics est une technologie qui utilise la propriété « Spin » des électrons pour stocker et contrôler les informations, et elle est reconnue comme un fondement clé pour les technologies de traitement de l'information de nouvelle génération telles que la mémoire ultra-faible, les puces neuromorphes et les appareils de calcul pour le calcul stochastique, car ils consomment moins de puissance et sont plus non volatiles que les semi-conducteurs conventionnels.
Cette recherche est importante car elle présente une nouvelle approche qui peut améliorer considérablement l'efficacité de ces dispositifs spintroniques.
Dr Dong-Soo Han’L'équipe de recherche du Korea Institute of Science and Technology (KIST) Semiconductor Technology Research Center, en collaboration avec les équipes de recherche du professeur Jung-il Hong chez DGIST et le professeur Kyung-Hwan Kim à l'Université Yonsei a identifié un nouveau phénomène physique qui permet aux matériaux magnétiques de changer spontanément leur direction de magnétisation interne sans stimuli externe.
Les matériaux magnétiques sont essentiels à la prochaine génération de dispositifs de traitement de l'information qui stockent les informations ou effectuent des calculs en modifiant la direction de leur aimantation interne. Par exemple, si le sens de la magnétisation est vers le haut, il est reconnu comme 1, et s'il est vers le bas, il est reconnu comme 0 et les données peuvent être stockées ou calculées.
Traditionnellement, pour inverser la direction de l'aimantation, un courant important est appliqué pour forcer la rotation des électrons dans l'aimant. Cependant, ce processus entraîne une perte de spin, où une partie du spin n'atteint pas l'aimant et est dissipée, ce qui a été considéré comme une source majeure de déchets de puissance et une mauvaise efficacité.
Les chercheurs se sont concentrés sur la conception des matériaux et les améliorations des processus pour réduire la perte de spin. Mais maintenant, l'équipe a constaté que la perte de spin a en fait l'effet inverse, modifiant la magnétisation. Cela signifie que la perte de rotation induit un interrupteur de magnétisation spontanée dans le matériau magnétique, tout comme le ballon se déplace en réaction au vent qui lui est retiré.
Dans leurs expériences, l'équipe a démontré le paradoxe que plus la perte de spin est grande, moins la puissance est nécessaire pour changer de magnétisation. En conséquence, l'efficacité énergétique est jusqu'à trois fois plus élevée que les méthodes conventionnelles, et elle peut être réalisée sans matériaux spéciaux ni structures d'appareils complexes, ce qui le rend très pratique et évolutif industriellement.
De plus, la technologie adopte une structure d'appareil simple compatible avec les processus semi-conducteurs existants, ce qui le rend hautement possible pour la production de masse, et il est également avantageux pour la miniaturisation et une intégration élevée. Cela permet des applications dans divers domaines, tels que les semi-conducteurs d'IA, la mémoire ultra-faible, l'informatique neuromorphique et les dispositifs informatiques basés sur la probabilité.
En particulier, le développement de dispositifs informatiques à haute efficacité pour l'informatique AI et Edge devrait être en plein essor.
« Jusqu'à présent, le domaine de Spintronics s'est concentré uniquement sur la réduction des pertes de spin, mais nous avons présenté une nouvelle direction en utilisant les pertes comme énergie pour induire une commutation de magnétisation », a déclaré le Dr Dong-Soo Han, chercheur principal chez KIST.
« Nous prévoyons de développer activement les dispositifs de semi-conducteurs d'IA ultra-petit et à faible puissance, car ils peuvent servir de base pour les technologies informatiques ultra-basses qui sont essentielles à l'époque de l'IA. »
