Методом микромагнитного моделирования учёные определили магнитные параметры и режимы работы, на основе которых можно организовать модуль энергонезависимой беговой памяти, работающий на спиновом токе. Функцию носителя информации в новом типе памяти будет выполнять скирмиониум (более устойчивый вариант скирмиона), что позволит увеличить ёмкость хранилищ данных, продлить срок хранения информации и повысить скорость её считывания. Статья об этом опубликована в Scientific Reports.
Молодые учёные из лаборатории плёночных технологий Школы естественных наук Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) и Южноуральского государственного университета (ЮУрГУ) исследовали устойчивое состояние скирмиониума в магнитном материале и предложили использовать его для организации нового типа беговой памяти (racetrack memory). Ранее предлагалось производить устройства беговой памяти на магнитной конфигурации скирмиона — топологически устойчивого вихреподобного участка намагниченности. Скирмиониум оказался более перспективным для хранения информации.
Устройства, в которых будет применён принцип беговой памяти, смогут хранить намного больше информации по сравнению с современными флеш-накопителями и жёсткими дисками. Значительно возрастёт скорость чтения/записи и время хранения данных.
«Мы провели комплексное исследование процессов зарождения, движения и аннигиляции скирмиониума под действием спинового тока. Полученные результаты позволяют организовать процессы записи, хранения и чтения информации в магнитной памяти. Варьируя магнитные параметры системы и плотность тока, можно получить разную плотность и скорость чтения/записи информации. Топологические особенности скирмиониума позволяют существенно повысить плотность записи информации. Мы исследовали стабильность скирмиониума под воздействием тока, чтобы определить технологические условия и режимы работы нашей памяти. В скирмиониуме удалось снять ограничения, свойственные скирмиону. В частности, нам удалось нивелировать силу Магнуса, действие которой приводило к потере данных». — Пояснил один из авторов работы, научный сотрудник лаборатории плёночных технологий ДВФУ Александр Колесников.
Учёный рассказал о новом способе зарождения скирмиониума на основе принципа наноструктурирования. Это позволяет избежать трудоёмкого процесса установки в магнитный модуль дополнительных наноконтактов. Таки образом, уникальная технология производства устройств беговой памяти, предложенная учёными ДВФУ и ЮУрГУ, проще и дешевле по сравнению с технологиями других исследователей.
Модули беговой памяти учёные предлагают изготавливать по принципу сэндвича: тяжёлый металл (платина, рутений, тантал и т. д.) покрывается тонким слоем ферромагнетика толщиной около одного нанометра, который сверху закрывается ещё одним слоем тяжёлого металла, чтобы избежать окисления ферромагнетика.
Память на скирмиониуме не требует внешних источников энергии. Диск на беговой памяти сохранит данные, даже если компьютер долго не будет подключён к источнику питания. При этом отсутствует ограничение по числу циклов записи. Это выгодно отличает технологию магнитной беговой памяти от технологии SSD-накопителей, которые имеют конечное количество циклов перезаписи.
