Figura 1 - Distribución 2D de la propagación de ondas de espín en un conducto CoFeB de 1 µm de ancho registrado usando espectroscopía de dispersión de luz Brillouin (BLS).
En la Conferencia Anual sobre Magnetismo y Materiales Magnéticos, imec, el centro de investigación e innovación líder mundial en nanoelectrónica y tecnologías digitales, presentó resultados revolucionarios que respaldan la construcción de puertas mayoritarias relevantes para la tecnología basadas en ondas de giro. Informando dos logros primordiales en la industria que son cruciales para la tecnología de ultrabajo consumo de energía más allá de CMOS, imec demostró la generación y detección de ondas de espín en guías de ondas magnéticas de tamaño submicrónico con longitudes de onda inferiores a 350 nm viajando a más de 10 micrómetros en una guía de ondas de 500 nm de ancho, y modelos propuestos para la operación mayoritaria en estructuras de ondas de espín a nanoescala.
Los dispositivos de compuerta mayoritaria spintronic son alternativas prometedoras a la tecnología CMOS para ciertas aplicaciones, por ejemplo para circuitos aritméticos. Las compuertas mayoritarias son dispositivos donde el estado de la salida está determinado por la mayoría de las entradas:si, por ejemplo, más del 50 por ciento de las entradas son verdaderas, la salida debe volver a ser verdadera. La salida de la puerta mayoritaria de ondas de espín se basa entonces en la interferencia de múltiples ondas de espín que se propagan en un llamado bus de ondas de espín, o guía de ondas. Cuando se miniaturiza hasta la nanoescala, Las puertas de la mayoría de ondas de giro podrían habilitar circuitos aritméticos que son mucho más compactos y energéticamente eficientes que los circuitos basados en CMOS.
Imec, en colaboración con la Universidad de Kaiserslautern y la Universidad Paris-Sud, estudiaron la propagación de ondas de espín en una guía de ondas magnéticas de 10 nm de espesor. En tono rimbombante, encontraron que las ondas giratorias, excitado por una antena de RF, puede viajar más de 10 micrómetros en una guía de ondas de 500 nm de ancho. En un segundo experimento, desarrollaron un método de detección totalmente eléctrico para caracterizar la propagación de ondas de espín en un bus magnético. Se pudieron detectar ondas giratorias con longitudes de onda tan minúsculas como 340 nm, más de dos veces más pequeñas que los resultados obtenidos anteriormente en la industria, allanando el camino hacia conductos de ondas giratorias escalados.
Figura 2 - Estructura de horquilla de una puerta mayoritaria que consta de celdas magnetoeléctricas de entrada y salida integradas en un bus de onda giratoria. La imagen muestra una instantánea en t =0.8ns cuando las entradas son 110.
Mediante simulaciones micromagnéticas, Se demostró con éxito el funcionamiento de una estructura mayoritaria de ondas de espín a escala nanoescalada. En estas pequeñas dimensiones, Se utilizan células magnetoeléctricas en lugar de antenas para excitar y detectar las ondas de giro. El esquema de detección propuesto permitió a imec capturar el resultado de la fase mayoritaria de la interferencia de la onda de espín en un período de tiempo muy corto. que fue menos de tres nanosegundos.
"Anteriormente se ha informado de puertas de mayoría de ondas giratorias con dimensiones micro, sin embargo, para que sean competitivos en CMOS, deben tener una escala y manejar ondas con longitudes de onda de tamaño nanométrico, "declaró Iuliana Radu, distinguido miembro del personal técnico que coordina Beyond CMOS en imec. "Proponemos aquí un método para escalar estos dispositivos de ondas de espín a dimensiones nanométricas. Los resultados excepcionales de hoy abrirán rutas hacia la construcción de puertas mayoritarias de ondas de espín que prometen superar a la tecnología lógica basada en CMOS en términos de reducción de potencia y área".
